JP6654323B2 - Cells capable of forming stratified epithelial tissue and method for producing the same - Google Patents

Cells capable of forming stratified epithelial tissue and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、体細胞から誘導される重層上皮組織形成能を有する細胞、及びその製造方法に関する。また、本発明は、該重層上皮組織形成能を有する細胞を利用した、皮膚、粘膜又は角膜組織再生用の細胞製剤、皮膚、粘膜又は角膜潰瘍の治療方法、皮膚、粘膜又は角膜疾患に対する被験物質の薬効判定方法、及び皮膚、粘膜又は角膜に対する外的要因のストレス判定方法に関する。更に、本発明は、体細胞から重層上皮細胞に誘導するための重層上皮細胞調製用組成物に関する。   The present invention relates to a cell capable of forming a stratified epithelial tissue derived from a somatic cell, and a method for producing the same. Further, the present invention provides a cell preparation for regeneration of skin, mucous membrane or corneal tissue, a method for treating skin, mucous membrane or corneal ulcer, and a test substance for skin, mucous membrane or corneal disease, using the cell having the ability to form stratified epithelial tissue. The present invention relates to a method for judging the medicinal effect and a method for judging a stress caused by an external factor to the skin, mucous membrane or cornea. Furthermore, the present invention relates to a composition for preparing stratified epithelial cells for inducing somatic cells into stratified epithelial cells.

重層上皮組織は、表皮、粘膜や角膜など、外界に触れる部位において身体内部を機械的障害、感染などの外的要因から保護すると同時に、血液、体液の漏出、蒸散を防ぐ、外皮の役割を担っている。重層上皮組織は基底層に存在する前駆細胞、ないしは幹細胞が自己複製、分化することによって重層し形成される。   The stratified epithelium plays the role of the outer skin, protecting the inside of the body from external factors such as mechanical injuries and infections in areas that come into contact with the outside world, such as the epidermis, mucous membranes and cornea, and at the same time, preventing the leakage and evaporation of blood and body fluids. ing. The stratified epithelial tissue is stratified and formed by self-renewal and differentiation of progenitor cells or stem cells existing in the basal layer.

外皮が障害されるもっとも代表的な病態として、熱傷、外傷、医原性損傷(腫瘍切除後等)、褥瘡などの外的要因や、糖尿病、末梢循環不全などの内的要因でもたらされる皮膚、潰瘍がある。外皮の障害を来すあらゆる要因が潰瘍の原因となりうる。また、口腔粘膜、肛門粘膜欠損など消化管外皮が障害される消化管潰瘍、角膜が障害される角膜潰瘍なども当該病態に含まれる。皮膚潰瘍は疼痛、感染、出血などの原因となるほか、広範な場合には、それのみで致死的である。粘膜潰瘍は、疼痛、感染、出血や消化管の穿孔の原因となりうる。角膜潰瘍は視力障害の原因となる。医学の発達や、生活習慣病の蔓延によって、褥瘡、糖尿病潰瘍、血行障害を基礎疾患とする難治性の皮膚潰瘍の罹患者は今後益々増加すると予測される。   The most common conditions in which the integument is impaired are burns, trauma, iatrogenic damage (such as after tumor resection), external factors such as pressure ulcers, and skin caused by internal factors such as diabetes and peripheral circulatory failure. There is an ulcer. Any factor that causes dermatological damage can cause ulcers. Gastrointestinal ulcers in which the digestive tract outer skin is impaired, such as defects in the oral mucosa and anal mucosa, and corneal ulcers in which the cornea is impaired, are also included in the pathological conditions. Skin ulcers cause pain, infection, bleeding, etc. and, in widespread cases, are fatal by themselves. Mucosal ulcers can cause pain, infection, bleeding and gastrointestinal perforation. Corneal ulcers cause visual impairment. Due to the development of medicine and the spread of lifestyle-related diseases, it is expected that the number of people suffering from intractable skin ulcers due to pressure ulcers, diabetes ulcers, and blood circulation disorders will increase more and more in the future.

上皮細胞は前駆細胞、幹細胞としての性質を有するため、上皮の潰瘍性病変は通常、潰瘍周囲に存在する上皮細胞の遊走により修復される。したがって限局した潰瘍性病変の場合には創部の清浄を保ち、軟膏や創傷被覆材で保護することによって瘢痕治癒をえることができる。しかし、創部が広範な場合や、感染や低栄養、高血糖、末梢循環障害など治癒を阻害する因子が存在する場合には、潰瘍は難治化する。従来このような場合には、身体他部位から、植皮術や皮弁形成術など外科的処置を介して皮膚を移植して治療が行われる。しかし、特に褥瘡や糖尿病性潰瘍、循環不全による潰瘍を有する患者の多くは全身状態が悪く、全身麻酔、外科的手術に伴う危険性が高くなる(非特許文献1、2参照)。また、重症熱傷のように創部が著しく広範な場合には、残存する自己の皮膚組織のみでは潰瘍部分の十分な縮小、閉鎖を得ることができず、感染や循環動態不全から死に至ることもある。さらに、消化管、特に重層上皮からなる口腔、舌、咽頭や肛門の粘膜欠損に対しては、皮弁形成術を要する。また、角膜潰瘍に対しては重篤な場合には、角膜移植を要することがある。   Since epithelial cells have the properties of precursor cells and stem cells, ulcerative lesions of the epithelium are usually repaired by migration of epithelial cells existing around the ulcer. Therefore, in the case of a localized ulcerative lesion, scar healing can be obtained by keeping the wound clean and protecting it with an ointment or a wound dressing. However, ulcers are refractory when the wound is extensive, or when there are factors that inhibit healing, such as infection, malnutrition, hyperglycemia, or peripheral circulatory disorders. Conventionally, in such a case, treatment is performed by transplanting the skin from another part of the body through a surgical procedure such as skin grafting or flap plastic surgery. However, in particular, many patients having pressure ulcers, diabetic ulcers, and ulcers due to circulatory insufficiency have a poor general condition, and the risk associated with general anesthesia and surgical operation is high (see Non-Patent Documents 1 and 2). Also, when the wound is extremely extensive, such as in severe burns, the remaining self skin tissue alone may not be enough to reduce or close the ulcer area, and death may occur from infection or circulatory dysfunction. . In addition, flap surgery is required for the mucosal defect of the digestive tract, particularly the oral cavity, tongue, pharynx and anus, which is composed of stratified epithelium. In severe cases, corneal ulcers may require corneal transplantation.

そこで、特に重症熱傷に対して近年、自己皮膚組織の一部を採取し、細胞培養を行い作成した自己表皮細胞シートを移植する治療が行われるようになった。しかし、本治療の適応となるような患者は、残存皮膚組織の絶対的な量が不足することから、採取、表皮細胞シートの作成に使用することができる皮膚組織量も不足し、皮膚移植なしでも患者の生存を得ることができる数週間の間に十分量の表皮細胞シートを作成することは困難なことが多々あった。   Therefore, in recent years, particularly for severe burns, a treatment for collecting a part of the autologous skin tissue, culturing the cell, and transplanting the autologous epidermal cell sheet created has been performed. However, patients who are eligible for this treatment lack the absolute amount of residual skin tissue, so the amount of skin tissue that can be used for collection and preparation of epidermal cell sheets is also insufficient, and there is no skin transplantation. However, it has often been difficult to create a sufficient amount of epidermal cell sheets in a few weeks during which the patient's survival can be obtained.

また、褥瘡や糖尿病性潰瘍、循環不全による潰瘍などの難治性潰瘍においては、従来行われている植皮術や皮弁形成術などの外科的処置によって必ずしも創部の閉鎖を得ることができないこともある。植皮術や皮弁形成術などの外科的処置は、移植する皮膚を採取する必要があることから、創部の閉鎖を得ることができない場合には、身体に対して負荷をかけるのみになってしまうため、より低侵襲で効率よく創部の上皮化を得ること手段が必要であった。   In addition, for intractable ulcers such as pressure ulcers, diabetic ulcers, and ulcers due to circulatory failure, it may not always be possible to obtain closure of the wound by conventional surgical procedures such as skin grafting and flap plastic surgery . Surgical procedures, such as skin grafts and flap replacements, require the removal of the skin to be transplanted, which only places a strain on the body if the wound cannot be closed Therefore, a means for efficiently obtaining a wound epithelium in a less invasive manner was required.

近年、Oct3/4、Klf4、c-Myc及びSox2をコードする各々の遺伝子を体細胞に導入することにより、体細胞を初期化して誘導多能性幹(iPS)細胞に誘導する技術が報告され、再生医薬の分野で革新的な技術が提供されている(特許文献1、非特許文献3−4参照)。しかしながら、iPS細胞の作製、iPS細胞から上皮細胞への誘導には長期間を有することから、本技術を重症熱傷患者に対して用いるには、更なる技術的課題を解決する必要がある。また、iPS作製過程で体細胞が多能性を獲得した状態から、再度上皮細胞へ誘導を行うことになるため、癌化の可能性など、多能性を有する状態を解する諸問題があるうえ、作製効率が悪いことから、比較的経過の遅い難治性皮膚潰瘍や、粘膜潰瘍、角膜潰瘍などの患者に対して用いるにも、更なる技術的課題を解決する必要がある。   In recent years, a technique has been reported in which each gene encoding Oct3 / 4, Klf4, c-Myc, and Sox2 is introduced into somatic cells to initialize somatic cells and to induce induced pluripotent stem (iPS) cells. In addition, innovative technologies are provided in the field of regenerative medicine (see Patent Document 1, Non-Patent Document 3-4). However, since the production of iPS cells and the induction of iPS cells to epithelial cells have a long period of time, it is necessary to solve further technical problems in using this technique for severe burn patients. In addition, since the somatic cells acquire pluripotency during the process of iPS production, they are re-induced to epithelial cells.Therefore, there are various problems to solve the pluripotent state such as the possibility of canceration. In addition, because of poor production efficiency, further technical problems need to be solved for use in patients with intractable skin ulcers, mucosal ulcers, corneal ulcers and the like whose progress is relatively slow.

一方、発生の過程で、ひとたび細胞系譜の定まった体細胞は、同一細胞系譜内で増殖、分化を継続する。対して、生理的には認められない細胞系譜の転換を直接転換とよび、皮膚線維芽細胞から筋細胞(非特許文献3)、神経細胞(非特許文献6参照)、心筋細胞(非特許文献7参照)、肝細胞(非特許文献8参照)、血液幹細胞(非特許文献9参照)などへの直接転換技術が報告されている。   On the other hand, in the process of development, somatic cells whose cell lineage has been determined continue to proliferate and differentiate within the same cell lineage. On the other hand, the conversion of a cell lineage that is not recognized physiologically is called direct conversion, and it is called skin conversion from skin fibroblasts to muscle cells (Non-patent Document 3), nerve cells (Non-patent Document 6), and cardiomyocytes (Non-patent Documents). 7), hepatocytes (see Non-Patent Document 8), and direct conversion techniques to blood stem cells (see Non-Patent Document 9).

このような従来技術を背景として、皮膚線維芽細胞、脂肪由来間葉系細胞をはじめとする体細胞から直接誘導でき、身体外皮として働きうる重層上皮組織形成能を有する細胞を開発し、広く皮膚潰瘍治療に使用できる細胞供給源の提供を実現させることが切望されているが、未だ重層上皮組織形成能を有する細胞が体細胞から直接転換された報告はない。   Against this background, we have developed cells capable of forming stratified epithelial tissue that can be directly derived from somatic cells such as skin fibroblasts and adipose-derived mesenchymal cells and that can act as the outer skin of the body. There is a long-awaited desire to provide a source of cells that can be used for the treatment of ulcers, but there have been no reports that cells capable of forming stratified epithelial tissue have been directly converted from somatic cells.

国際公開第2007/069666号International Publication No. 2007/069666

Kurita M, Ichioka S, Oshima Y, Harii K, “Scand J Plast Reconstr Surg Hand Surg”, 2006, 40(4), p214-218Kurita M, Ichioka S, Oshima Y, Harii K, “Scand J Plast Reconstr Surg Hand Surg”, 2006, 40 (4), p214-218 Kurita M, Ichioka S, Tanaka Y, Umekawa K, Oshima Y, Ohura N, Kinoshita M, Harii K, “Wound Repair Regenes”, 2009, 17, p312-317Kurita M, Ichioka S, Tanaka Y, Umekawa K, Oshima Y, Ohura N, Kinoshita M, Harii K, “Wound Repair Regenes”, 2009, 17, p312-317 Takahashi K, Yamanaka S, “Cell”, 2006, 25, 126(4), p663-676Takahashi K, Yamanaka S, “Cell”, 2006, 25, 126 (4), p663-676 Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S, “Cell”, 2007 Nov 30, 131(5), p861-72Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S, “Cell”, 2007 Nov 30, 131 (5), p861-72 Davis RL, Weintraub H, Lassar AB, “Cell”, 1987 Dec 24, 51(6), p987-1000Davis RL, Weintraub H, Lassar AB, “Cell”, 1987 Dec 24, 51 (6), p987-1000 Vierbuchen T1, Ostermeier A, Pang ZP, Kokubu Y, Sudhof TC, Wernig M, “Nature”, 2010 Feb 25, 463(7284), p1035-1041Vierbuchen T1, Ostermeier A, Pang ZP, Kokubu Y, Sudhof TC, Wernig M, “Nature”, 2010 Feb 25, 463 (7284), p1035-1041 Ieda M, Fu JD, Delgado-Olguin P, Vedantham V, Hayashi Y, Bruneau BG, Srivastava D, “Cell”, 2010 Aug 6, 142(3), p375-386Ieda M, Fu JD, Delgado-Olguin P, Vedantham V, Hayashi Y, Bruneau BG, Srivastava D, “Cell”, 2010 Aug 6, 142 (3), p375-386 Sekiya S1, Suzuki A, “Nature”, 2011 Jun 29, 475(7356), p390-393Sekiya S1, Suzuki A, “Nature”, 2011 Jun 29, 475 (7356), p390-393

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するため、身体外皮として働きうる重層上皮組織形成能を有する細胞を体細胞から直接転換させることを目的の一つとする。より具体的には、本発明は、体の内外の遊離面を覆う外皮(皮膚、粘膜、角膜上皮)として働く重層上皮組織を形成する能力をもった細胞供給源を提供するための技術を確立することを目的とする。また、本発明は、かかる体細胞から誘導した重層上皮組織形成能を有する細胞の様々な用途を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to directly convert, from a somatic cell, a cell capable of forming a stratified epithelial tissue, which can function as an outer coat of the body, in order to solve the above-mentioned problems of the related art. More specifically, the present invention establishes a technique for providing a cell source capable of forming a stratified epithelial tissue that acts as an integument (skin, mucous membrane, corneal epithelium) covering the free surface inside and outside the body. The purpose is to do. Another object of the present invention is to provide various uses of cells capable of forming a stratified epithelial tissue derived from such somatic cells.

本発明者らは、前記課題を解決するために代表的な体細胞として皮膚線維芽細胞を、外皮として働きうる重層上皮組織を形成する能力を有する代表的な細胞として皮膚から採取されるケラチノサイトを選択し、各々の細胞が発現している遺伝子をDNAマイクロアレイ、microRNAマイクロアレイのデータにて調べ、ケラチノサイトに特異的、ないし相対的に強発現する遺伝子の導入によって、ケラチノサイトと同等の形態、特性を有する細胞を製造できることを見出した。実際、斯くして得られた誘導線維芽細胞は、ケラチノサイトの増殖に最適化された単層培養又はフィーダー培養にて増殖可能であり、ケラチノサイトの特異的マーカーを発現することを確認した。さらに、上記誘導線維芽細胞は、単層培養条件下で、自己複製能と終分化を示すことを確認した。さらに、誘導線維芽細胞を、皮膚線維芽細胞を含むコラーゲンゲルを足場として3次元培養した場合に、重層上皮組織を形成できることを確認した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。   The present inventors have solved dermal fibroblasts as representative somatic cells to solve the above-mentioned problems, and keratinocytes collected from skin as representative cells having the ability to form a stratified epithelial tissue capable of acting as an outer skin. Select and examine the genes expressed in each cell by DNA microarray and microRNA microarray data, and have the same morphology and characteristics as keratinocytes by introducing genes that are specific or relatively strongly expressed in keratinocytes It has been found that cells can be produced. In fact, it was confirmed that the induced fibroblasts thus obtained can be proliferated in a monolayer culture or feeder culture optimized for keratinocyte proliferation, and express a keratinocyte-specific marker. Furthermore, it was confirmed that the induced fibroblasts exhibited self-renewal ability and terminal differentiation under monolayer culture conditions. Furthermore, it was confirmed that when the induced fibroblasts were cultured three-dimensionally using a collagen gel containing skin fibroblasts as a scaffold, a stratified epithelial tissue could be formed. The present invention has been completed by further study based on these findings.

即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する少なくとも1種の遺伝子を体細胞に導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項2. GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子から選択された一つ以上の遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項3. (1)TFAP2A遺伝子またはTFAP2C遺伝子、(2)GRHLファミリー遺伝子、(3)BNC1遺伝子及び(4)MYCファミリー遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項4. (1)TFAP2A遺伝子またはTFAP2C遺伝子、(2)GRHLファミリー遺伝子、(3)BNC1遺伝子、(4)MYCファミリー遺伝子及び(5)重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する少なくとも1種の遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項5. (1)TFAP2A遺伝子、(2)GRHL2遺伝子、(3)BNC1遺伝子、(4)c-MYC遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項6. GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項7. OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項8. GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項9. 前記体細胞がヒト由来である、項1乃至項8の何れか1項に記載の製造方法。
項10. 前記体細胞が皮膚線維芽細胞である、項1乃至9の何れか1項に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項11. 前記体細胞が脂肪組織由来間質細胞である、項1乃至9の何れか1項に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項12. 前記体細胞が末梢循環血液中の単核球である、項1乃至9の何れか1項に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
項13. 項1乃至12の何れか1項に記載の製造方法により製造される重層上皮組織形成能を有する細胞。
項14. 項13に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞を含む、細胞製剤。
項15. 足場材料を含む項14に記載の細胞製剤。
項16. 前記足場材料がコラーゲンである、項15に記載の細胞製剤。
項17. 前記細胞製剤は、重層上皮再生用、皮膚組織再生用、粘膜組織再生用又は角膜組織再生用である項14乃至16の何れか1項に記載の細胞製剤。
項18. 前記細胞製剤がシート状の上皮細胞シートである項14乃至17の何れか1項に記載の細胞製剤。
項19. 項12に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞を非ヒト哺乳動物に投与して、前記哺乳動物の体内で前記重層上皮組織形成能を有する細胞から重層上皮組織を形成させることにより製造される、重層上皮組織を形成させた非ヒト哺乳動物。
項20. 項19に記載の非ヒト哺乳動物に被験物質を投与し、上皮組織に対する被験物質の薬効を判定する工程を含む、上皮組織に対する被験物質の薬効を判定する方法。
項21. 項19に記載の非ヒト哺乳動物に抗がん剤や放射線などのストレスを負荷し、上皮組織に対するストレスを判定する工程を含む、上皮組織に対する外的要因の影響を判定する方法。
項22. 項1乃至8の何れか1項に記載の体細胞に遺伝子導入される遺伝子を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞調整用組成物。
項23. 前記遺伝子が、体細胞に導入可能な形態で含まれる、項21に記載の細胞調整用組成物。
項24. 項13に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞を培養して作製された上皮様組織。
項25. 動物から取り出された体細胞に、項1乃至項8の何れか1項に記載の遺伝子を遺伝子導入して製造された重層上皮組織形成能を有する細胞を培養して作製された上皮様組織に対し、被験物質を投与し、前記上皮様組織に対する被験物質の薬効を分析する工程を含む、上皮組織に対する被験物質の薬効の分析方法。
項26. 動物から取り出された体細胞に、項1乃至項8の何れか1項に記載の遺伝子を遺伝子導入して製造された重層上皮組織形成能を有する細胞を培養して作製された上皮様組織に対し、抗がん剤や放射線などのストレスを負荷し、前記上皮様組織に対するストレスを分析する工程を含む、上皮組織に対する外的要因の影響の分析方法。
項27. 項1乃至8の何れか1項に記載の遺伝子を体細胞に遺伝子導入するために特化したベクターのキット。
That is, the present invention provides the following aspects of the invention.
Item 1. A method for producing cells having an ability to form stratified epithelium, comprising the step of introducing at least one gene that is relatively strongly expressed in cells having the ability to form stratified epithelium into somatic cells.
Item 2. GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene A step of transfecting one or more genes selected from the ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and c-MYC gene into somatic cells. A method for producing a cell capable of forming a stratified epithelial tissue.
Item 3. A method for producing a cell capable of forming a stratified epithelial tissue, comprising the step of introducing (1) the TFAP2A gene or TFAP2C gene, (2) the GRHL family gene, (3) the BNC1 gene, and (4) the MYC family gene into somatic cells. .
Item 4. (1) TFAP2A gene or TFAP2C gene, (2) GRHL family gene, (3) BNC1 gene, (4) MYC family gene, and (5) at least one gene that is relatively strongly expressed in cells having the ability to form stratified epithelial tissue A method for producing a cell having an ability to form a stratified epithelial tissue, comprising the step of introducing the gene into a somatic cell.
Item 5. A method for producing a cell capable of forming a stratified epithelial tissue, which comprises a step of introducing (1) the TFAP2A gene, (2) the GRHL2 gene, (3) the BNC1 gene, and (4) the c-MYC gene into somatic cells.
Item 6. A method for producing a cell having an ability to form a stratified epithelial tissue, comprising a step of introducing a GATA3 gene, a TFAP2A gene, a GRHL2 gene, a TP63 gene, a BNC1 gene, an EHF gene, a ZNF165 gene and a c-MYC gene into a somatic cell.
Item 7. A method for producing cells having an ability to form a stratified epithelium, including the step of introducing OVOL1 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene and c-MYC gene into somatic cells. .
Item 8. GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene , Including a step of transfecting somatic cells with a ZNF750 gene, a ZBED2 gene, an IRX2 gene, an IRX4 gene, a SOX7 gene, a SOX9 gene, a FOXQ1 gene, a PPP1R13L gene, a KLF4 gene and a c-MYC gene. Cell production method.
Item 9. Item 9. The method according to any one of Items 1 to 8, wherein the somatic cell is derived from a human.
Item 10. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the somatic cell is a skin fibroblast.
Item 11. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the somatic cells are adipose tissue-derived stromal cells.
Item 12. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the somatic cells are mononuclear cells in peripheral circulating blood.
Item 13. Item 13. A cell capable of forming a stratified epithelial tissue produced by the production method according to any one of Items 1 to 12.
Item 14. Item 14. A cell preparation comprising the cell capable of forming a stratified epithelial tissue according to Item 13.
Item 15. Item 15. The cell preparation according to Item 14, comprising a scaffold material.
Item 16. Item 16. The cell preparation according to Item 15, wherein the scaffold is collagen.
Item 17. Item 17. The cell preparation according to any one of Items 14 to 16, wherein the cell preparation is for regeneration of stratified epithelium, regeneration of skin tissue, regeneration of mucous membrane tissue, or regeneration of corneal tissue.
Item 18. Item 18. The cell preparation according to any one of Items 14 to 17, wherein the cell preparation is a sheet-like epithelial cell sheet.
Item 19. The method according to claim 12, wherein the cell having the ability to form a layered epithelial tissue is administered to a non-human mammal, and the cell having the ability to form a layered epithelial tissue is formed in the body of the mammal by forming a layered epithelial tissue. , A non-human mammal that has formed a stratified epithelial tissue.
Item 20. Item 20. A method for judging the drug effect of a test substance on epithelial tissue, comprising the step of administering the test substance to a non-human mammal according to Item 19 and judging the drug effect of the test substance on epithelial tissue.
Item 21. Item 20. A method for judging the influence of an external factor on epithelial tissue, comprising a step of applying stress such as an anticancer agent or radiation to a non-human mammal according to Item 19 and judging stress on epithelial tissue.
Item 22. Item 9. A composition for preparing a cell having an ability to form a stratified epithelial tissue, comprising the gene introduced into a somatic cell according to any one of Items 1 to 8.
Item 23. Item 22. The cell conditioning composition according to Item 21, wherein the gene is contained in a form that can be introduced into somatic cells.
Item 24. Item 14. An epithelial-like tissue produced by culturing the cell capable of forming a stratified epithelial tissue according to Item 13.
Item 25. An epithelial-like tissue produced by culturing cells capable of forming a stratified epithelial tissue produced by introducing the gene according to any one of Items 1 to 8 into somatic cells taken out from an animal. In contrast, a method for analyzing the efficacy of a test substance on epithelial tissue, comprising the step of administering the test substance and analyzing the efficacy of the test substance on the epithelial-like tissue.
Item 26. An epithelial-like tissue produced by culturing cells capable of forming a stratified epithelial tissue produced by introducing the gene according to any one of Items 1 to 8 into somatic cells taken out from an animal. On the other hand, a method for analyzing the influence of an external factor on epithelial tissue, comprising a step of applying a stress such as an anticancer agent or radiation and analyzing the stress on the epithelial-like tissue.
Item 27. Item 9. A kit for a vector specialized for introducing the gene according to any one of Items 1 to 8 into somatic cells.

本発明によれば、ケラチノサイト、消化管上皮細胞、角膜上皮細胞と同等の特性を有する重層上皮組織形成能を有する細胞を提供できる。また、かかる重層上皮組織形成能を有する細胞は、熱傷、外傷、褥瘡、糖尿病、末梢循環不全などの皮膚潰瘍、消化管潰瘍、角膜潰瘍など外皮組織の潰瘍を伴う病態の治療に有効な医療手段又は細胞製剤を提供することができる。また、本発明によれば、皮膚潰瘍のみならず、表皮、消化管上皮、角膜上皮などの上皮に生じる広範な疾患について、患者の体細胞(患部の体細胞に限らない。例えば血液、脂肪組織間質細胞等)から重層上皮組織形成能を有する細胞を作成し、作成された細胞に対し様々な解析を行うことで疾患の病態解明又は治療に寄与できる。特にヒトの体細胞から作成した重層上皮組織形成能を有する細胞は、創薬や薬品開発の材料として、薬効確認の点においても適している。また、自己複製能と終分化の相反する特性を有する重層上皮組織形成能を有する細胞を用いることによって、癌など上皮系幹細胞を起源とする病態解明に寄与できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cell which has the ability to form a stratified epithelial tissue having the same characteristics as keratinocytes, gastrointestinal epithelial cells, and corneal epithelial cells can be provided. In addition, such cells having the ability to form a stratified epithelial tissue can be used as a medical means effective for the treatment of skin ulcers such as burns, trauma, pressure ulcers, diabetes, peripheral circulatory insufficiency, gastrointestinal ulcers, and corneal ulcers. Alternatively, a cell preparation can be provided. Further, according to the present invention, not only skin ulcers but also a wide range of diseases that occur in epithelium such as epidermis, gastrointestinal epithelium, and corneal epithelium. By producing cells having the ability to form stratified epithelial tissue from stromal cells, etc., and performing various analyzes on the prepared cells, it is possible to contribute to the elucidation of the disease state or treatment. In particular, cells having the ability to form stratified epithelial tissue prepared from human somatic cells are suitable as a material for drug discovery and drug development in terms of confirming drug efficacy. In addition, the use of cells having the ability to form stratified epithelial tissue having the opposite properties of self-renewal and terminal differentiation can contribute to elucidation of pathological conditions such as cancer originating from epithelial stem cells.


培養ケラチノサイトおよび培養線維芽細胞のmRNA発現をマイクロアレイで評価したデータをヒートマップ形式であらわした図である。データは米国NCBIが提供するデータベース(Accession:GDS1505 ID: 1505)より得たものをもとにした。FIG. 4 is a diagram showing data obtained by evaluating the mRNA expression of cultured keratinocytes and cultured fibroblasts by a microarray in a heat map format. The data was obtained from a database (Accession: GDS1505 ID: 1505) provided by NCBI, USA. 表皮が発生する前後であるマウスの胎生11.5日と14.5日目のmRNA発現をマイクロアレイで評価したデータをヒートマップ形式であらわした図である。表皮発生に重要であるとされるΔNP63遺伝子のノックアウトされた場合と、そうでない場合の発現遺伝子の差を示している。図は参考文献1より引用した。FIG. 4 is a diagram showing, in a heat map format, data obtained by microarray evaluation of mRNA expression on day 11.5 and day 14.5 of mouse embryos before and after epidermis development. The difference between the gene expressed when the ΔNP63 gene, which is considered to be important for epidermal development, was knocked out, and when it was not, is shown. The figure is cited from Reference 1. 同一皮膚検体より確立された初代培養ケラチノサイトと初代培養皮膚線維芽細胞のmRNAをマイクロアレイで評価したデータをヒートマップ形式であらわした図である。FIG. 4 is a diagram showing, in a heat map format, data obtained by microarray evaluation of mRNAs of primary cultured keratinocytes and primary cultured skin fibroblasts established from the same skin specimen. 初代培養線維芽細胞、初代培養ケラチノサイトを同一ドナーより採取した部位の異なる3皮膚検体より分離、培養し、発現マイクロRNA量を、マイクロRNAマイクロアレイで評価したデータをヒートマップ形式であらわした図である。FIG. 4 is a diagram showing data obtained by separating and culturing primary cultured fibroblasts and primary cultured keratinocytes from three skin samples from different sites collected from the same donor and evaluating the amount of expressed microRNA by a microRNA microarray in a heat map format. . 遺伝子導入試験のシェーマである。皮膚線維芽細胞に直接転換候補遺伝子をレンチウイルスを用いて導入し、マイトマイシンC処理した3T3J2フィーダー細胞上に継代後、重層上皮組織形成能をもつ細胞への変換の有無の観察を行うことを表している。It is a schema for a gene transfer test. Lentivirus-directed transfection candidate gene introduction into skin fibroblasts, subculture on mitomycin C-treated 3T3J2 feeder cells, and observation of conversion to cells capable of forming stratified epithelial tissue. Represents. 遺伝子導入試験の経時的経過を表したものである。遺伝子導入後6日目継代し、フィーダー上でRho kinase inhibitorであるY27632を含んだケラチノサイトF培地にて培養を継続することをあらわしている。It shows the time course of the gene transfer test. This means that the cells were passaged on the 6th day after gene transfer and continued to be cultured on a feeder in a keratinocyte F medium containing Y27632 which is a Rho kinase inhibitor. 3T3J2フィーダー細胞上で、Rho kinase inhibitorであるY27632を含むケラチノサイトF培地で培養した、初代培養ケラチノサイトの図である。FIG. 1 is a diagram of primary cultured keratinocytes cultured on 3T3J2 feeder cells in a keratinocyte F medium containing Y27632 which is a Rho kinase inhibitor. GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、c-MYC遺伝子とKRT14-RFPレポーターを遺伝子導入し作製された誘導線維芽細胞のコロニーの図である。周囲のフィーダーおよび誘導されていない細胞と明瞭な境界をもっており、コロニーの辺縁には平坦な細胞が位置し、中央にむかって重積する、ケラチノサイトのコロニー類似の形態を示している。GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene , ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene, c-MYC gene and KRT14-RFP reporter FIG. It has a clear border with the surrounding feeders and uninduced cells, with flat cells located on the margins of the colonies, showing a keratinocyte colony-like morphology that is stacked towards the center. GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、c-MYC遺伝子とKRT14-RFPレポーターを遺伝子導入し作製された誘導線維芽細胞のコロニーを確認した後、第2継代のコロニーの図である。GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene , ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene, c-MYC gene and KRT14-RFP reporter FIG. 2 is a view of a colony of the second passage after confirming the above. GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、c-MYC遺伝子とKRT14-RFPレポーターを遺伝子導入し作製された誘導線維芽細胞のコロニーを確認した後、第2継代に際して抗Epi-CAM抗体による標識を用いて細胞分離を行った細胞の図である(上図)。該細胞が上皮系のマーカーであるEpi-CAMを発現していることをあらわしている。さらに、KRT14-RFPレポーターによる赤色蛍光を確認でき、該細胞がKRT14陽性であることをあらわしている(下図)。GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene , ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene, c-MYC gene and KRT14-RFP reporter FIG. 4 is a diagram of cells obtained by performing cell separation using a label with an anti-Epi-CAM antibody at the second passage after confirming the above (upper panel). It indicates that the cells express Epi-CAM which is a marker of epithelial system. In addition, red fluorescence from the KRT14-RFP reporter was confirmed, indicating that the cells were positive for KRT14 (lower figure). 単層培養上で誘導線維芽細胞にCa2+ 1.8mMを加えた際の経時的変化をあらわしている。左列がCa2+なし。右列がCa2+を加えた状態である。Ca2+の添加により誘導線維芽細胞の終分化がはじまり、細胞体が平坦に拡大していることをあらわしている。同時にCa2+の添加によって、KRT14の発現が低下していっていることをあらわしている。FIG. 6 shows the time-dependent change when 1.8 mM Ca 2+ was added to induced fibroblasts on monolayer culture. Left column is without Ca 2+ . The right column shows the state with Ca 2+ added. Terminal differentiation of induced fibroblasts is initiated by the addition of Ca 2+ , indicating that the cell body is expanding flat. At the same time, the expression of KRT14 is decreasing due to the addition of Ca 2+ . 誘導線維芽細胞が3次元培養によって気体液体界面において重層角化上皮を形成することを示した図である。上段は3次元培養中の外観像を示している。下段は3次元培養後のコラーゲンゲルおよび誘導線維芽細胞からなる重層上皮様組織の組織学的所見を示している。3次元培養によって、コラーゲンゲルの上に誘導線維芽細胞が重層する上皮様組織を形成し、さらに上層では角化層も認められる。FIG. 4 shows that induced fibroblasts form stratified keratinized epithelium at the gas-liquid interface by three-dimensional culture. The upper row shows an appearance image during three-dimensional culture. The lower panel shows the histological findings of the stratified epithelium-like tissue composed of collagen gel and induced fibroblasts after three-dimensional culture. By the three-dimensional culture, an epithelial-like tissue in which induced fibroblasts are overlaid on the collagen gel is formed, and a keratinized layer is also observed in the upper layer. ゲノムDNAに対してGATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、c-MYC遺伝子の挿入が確認された細胞のコロニーであり、左が高密度の領域、右が低密度の領域である。Colonies of cells in which insertion of GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene, c-MYC gene into genomic DNA was confirmed, the left is a high density region, the right is Is a low density region.

1.重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法、及び重層上皮組織形成能を有する細胞の用途
本発明において、「重層上皮組織形成能を有する細胞」とは、表皮、粘膜や角膜など、外界に触れる部位において身体内部を機械的障害、感染などの外的要因から保護する重層上皮の前駆細胞もしくは幹細胞として働く能力を備えている細胞(換言すれば、上皮幹細胞)のことを意味し、生体内の体細胞であるケラチノサイト、消化管上皮細胞、角膜上皮細胞も、本発明によって人工的に体細胞から誘導された細胞も含む。重層上皮組織形成能を有する細胞は、単層培養条件下において培養条件を調整することによって、自己複製能と終分化の双方の特性を呈する。又は、重層上皮組織形成能を有する細胞は、皮膚線維芽細胞などを含んだコラーゲンゲルを担体とした3次元培養においては重層上皮組織様の構造体を形成する能力をもつ。
1. Method for producing cells having an ability to form stratified epithelial tissue, and use of cells having an ability to form stratified epithelial tissue In the present invention, the term "cells having the ability to form stratified epithelial tissue" refers to the epidermis, the mucous membrane, the cornea, etc. A cell that has the ability to act as a progenitor cell or stem cell of the stratified epithelium that protects the inside of the body from external factors such as mechanical damage and infection at the site (in other words, epithelial stem cell), Somatic cells such as keratinocytes, gastrointestinal epithelial cells, and corneal epithelial cells include cells artificially derived from somatic cells according to the present invention. Cells having the ability to form a stratified epithelial tissue exhibit characteristics of both self-renewal ability and terminal differentiation by adjusting the culture conditions under monolayer culture conditions. Alternatively, cells capable of forming a stratified epithelial tissue have the ability to form stratified epithelial tissue-like structures in three-dimensional culture using a collagen gel containing dermal fibroblasts or the like as a carrier.

本発明の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法は、体細胞に、重層上皮組織形成能を有する細胞(例えば、ケラチノサイト、消化管上皮細胞又は角膜上皮細胞)に相対的に強く発現している少なくとも1種の遺伝子を導入する工程を含むことを特徴とする。以下、体細胞に導入する遺伝子を「導入遺伝子」と呼ぶ。導入遺伝子は、重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する遺伝子を複数種類導入してもよいし、重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する遺伝子に加えて、相対的に強発現しない遺伝子を組み合わせてもよい。   The method for producing cells having an ability to form stratified epithelium according to the present invention is characterized in that somatic cells express relatively strongly in cells having an ability to form stratified epithelium (e.g., keratinocytes, gastrointestinal epithelial cells or corneal epithelial cells). And introducing at least one kind of gene. Hereinafter, a gene to be introduced into a somatic cell is referred to as a “transgene”. The transgene may be a plurality of genes that are relatively strongly expressed in cells having the ability to form stratified epithelial tissue, or in addition to the genes that are relatively strongly expressed in cells having the ability to stratify epithelial tissue, Genes that do not relatively strongly express may be combined.

ここで、「導入遺伝子」は、タンパク質をコードする遺伝子のみならず、マイクロRNA等のnoncoding RNAも含む。また、「重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する遺伝子」とは、皮膚線維芽細胞等の間葉系細胞に比較して、重層上皮組織形成能を有する細胞において発現量が多いことがリアルタイムPCR法やマイクロアレイ等の遺伝子発現量の定量的評価法によって確認される遺伝子を指す。なお、「相対的に強発現しない遺伝子」とは、間葉系細胞に比較して、重層上皮組織形成能を有する細胞において発現量が少ない遺伝子を指す。   Here, the “transgene” includes not only genes encoding proteins but also noncoding RNAs such as microRNAs. In addition, “a gene that is relatively strongly expressed in cells having the ability to form stratified epithelial tissue” refers to a gene whose expression level is higher in cells having the ability to stratify epithelial tissue than mesenchymal cells such as skin fibroblasts. It indicates a gene whose amount is confirmed by a quantitative evaluation method of gene expression such as real-time PCR or microarray. In addition, "a gene which does not relatively strongly express" refers to a gene whose expression level is lower in cells having a stratified epithelial tissue forming ability as compared to mesenchymal cells.

重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する遺伝子には、少なくとも次のタンパク質をコードする遺伝子を含む。TFAP2A遺伝子、TFAP2C遺伝子、GRHLファミリー遺伝子(GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、及びGRHL3遺伝子等)、BNC1遺伝子、MYCファミリー遺伝子(c-Myc、N-Myc、及びL-Myc等)、GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、ESRP2遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子。また、重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する遺伝子には、少なくとも次のnoncoding RNAも含む。mir-182、mir-183、mir-96、mir-200b、mir-200a、mir-429、mir-200c、mir-141、mir-203、mir-205、mir-135b、mir-17、mir-18a、mir-19a、mir-19b-1、mir-20a、mir-92a-1、mir-367。   Genes that are relatively strongly expressed in cells capable of forming stratified epithelial tissue include at least genes encoding the following proteins. TFAP2A gene, TFAP2C gene, GRHL family gene (GRHL1, GRHL2 gene, GRHL3 gene etc.), BNC1 gene, MYC family gene (c-Myc, N-Myc, L-Myc etc.), GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, ESRP2 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene , KLF4 gene. In addition, genes that are relatively strongly expressed in cells capable of forming stratified epithelial tissue include at least the following noncoding RNAs. mir-182, mir-183, mir-96, mir-200b, mir-200a, mir-429, mir-200c, mir-141, mir-203, mir-205, mir-135b, mir-17, mir- 18a, mir-19a, mir-19b-1, mir-20a, mir-92a-1, mir-367.

特に、本発明の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法は、(1)TFAP2A遺伝子またはTFAP2C遺伝子、(2)GRHLファミリー遺伝子から選択された少なくとも一種の遺伝子、(3)BNC1遺伝子及び(4)MYCファミリー遺伝子から選択された少なくとも一種の遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含むことが好ましい。さらに、(1)〜(4)に加えて、(5)重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する少なくとも1種の遺伝子を導入してもよい。   In particular, the method for producing cells capable of forming a stratified epithelial tissue according to the present invention comprises: (1) a TFAP2A gene or a TFAP2C gene; (2) at least one gene selected from GRHL family genes; (3) a BNC1 gene; Preferably, the method includes a step of introducing at least one gene selected from MYC family genes into somatic cells. Furthermore, in addition to (1) to (4), (5) at least one gene that is relatively strongly expressed in cells capable of forming a stratified epithelial tissue may be introduced.

GRHLファミリー遺伝子としては、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、及びGRHL3遺伝子等が挙げられる。これらのGRHLファミリー遺伝子は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。Mycファミリー遺伝子としては、c-Myc、N-Myc、及びL-Myc等が挙げられる。これらのMycファミリー遺伝子は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらのMycファミリー遺伝子の中でも、本発明では、好ましくはc-Myc遺伝子又はL-Myc遺伝子、更に好ましくはc-Myc遺伝子が使用される。c-Myc遺伝子は、細胞の分化及び増殖に関与する転写制御因子として知られており(S. Adhikary, M. Elilers, Nat. Rav. Mol. Cell Biol., 6, pp635-645, 2005)、その塩基配列は公知である(表1参照)。   GRHL family genes include the GRHL1, GRHL2, and GRHL3 genes. These GRHL family genes may be used alone or in a combination of two or more. Examples of the Myc family gene include c-Myc, N-Myc, and L-Myc. One of these Myc family genes may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among these Myc family genes, in the present invention, preferably, the c-Myc gene or the L-Myc gene, and more preferably, the c-Myc gene is used. The c-Myc gene is known as a transcription factor involved in cell differentiation and proliferation (S. Adhikary, M. Elilers, Nat. Rav. Mol. Cell Biol., 6, pp635-645, 2005), Its base sequence is known (see Table 1).

また、本発明の他の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法は、導入遺伝子(直接転換因子)として、GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、c-MYC遺伝子の全部もしくは一部の遺伝子を、上記体細胞に導入することにより、体細胞を重層上皮組織形成能を有する細胞に誘導する。   Further, another method for producing a cell having an ability to form a stratified epithelial tissue according to the present invention includes, as transgenes (direct conversion factors), GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene By introducing all or part of the PPP1R13L gene, the KLF4 gene, and the c-MYC gene into the above-mentioned somatic cells, the somatic cells are induced into cells having the ability to form a stratified epithelial tissue.

本発明において、体細胞に導入される遺伝子のうち、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、c-MYC遺伝子は特に重要であるが、その他の遺伝子を組み合わせて遺伝子導入することによって、細胞増殖能の上昇、重層分化能の上昇、細胞遊走能の上昇をはかるなど、目的に応じた機能的特質を付与することができる。例えば、GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む製造方法と、OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子を体細胞に遺伝子導入する工程を含む製造方法とでは、前者は終分化能を高くすることができ、後者は増殖能を高くすることができる。   In the present invention, among the genes to be introduced into somatic cells, the TFAP2A gene, GRHL2 gene, BNC1 gene, and c-MYC gene are particularly important, but by introducing the gene in combination with other genes, the cell proliferation ability is improved. Functional characteristics according to the purpose can be imparted, such as an increase, an increase in stratification differentiation ability, and an increase in cell migration ability. For example, GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene and a production method including a step of transfecting the c-MYC gene into somatic cells, OVOL1 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene and c-MYC gene and the production method including the step of transfecting somatic cells, the former can enhance the terminal differentiation ability, the latter can proliferate Can be higher.

本発明で使用するいずれの遺伝子も、その塩基配列は公知である(表1)。なお、本明細書において、NCBIとは、米国立生物工学情報センター(National Center for Biotechnology Information)の略であり、表1のAccession No.もNCBIが提供するデータベースに登録されているものである。   The nucleotide sequence of any of the genes used in the present invention is known (Table 1). In this specification, NCBI is an abbreviation of National Center for Biotechnology Information, and Accession No. in Table 1 is also registered in the database provided by NCBI.

Figure 0006654323

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これらの遺伝子の多くの由来は、ヒトを含む哺乳動物において共通して存在しており、任意の哺乳動物由来のものを使用できるが、導入する体細胞の由来に応じて適宜選択することが望ましい。例えば、体細胞としてヒト由来のものを使用する場合であれば、上記導入遺伝子はヒト由来であることが望ましい。また、上記導入遺伝子は、野生型遺伝子以外に、その遺伝子産物のアミノ酸配列における数個(例えば1〜10個、好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜4個、より好ましくは1〜3個、特に好ましくは1又は2個)のアミノ酸が置換、欠失、及び/又は挿入されており、且つ、野生型の遺伝子産物と同等の機能を有する変異遺伝子産物をコードしている変異遺伝子であってもよい。   Many origins of these genes are commonly present in mammals including humans, and those derived from any mammals can be used, but it is desirable to select appropriately according to the origin of the somatic cells to be introduced. . For example, when a human-derived somatic cell is used, the above-mentioned transgene is preferably human. In addition, in addition to the wild-type gene, the above-mentioned transgene has several (for example, 1 to 10, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3) amino acid sequences in its gene product. (Especially 1 or 2) amino acids are substituted, deleted and / or inserted, and encode a mutant gene product having a function equivalent to that of a wild-type gene product. There may be.

本発明において、上記導入遺伝子は、公知の配列情報に基づいて、常法に従って調製することができる。例えば、哺乳動物由来の細胞からRNAを抽出し、常法に従ってクローニングすることにより、目的とする遺伝子のcDNAを調製することができる。   In the present invention, the above-described transgene can be prepared according to a conventional method based on known sequence information. For example, cDNA of the gene of interest can be prepared by extracting RNA from mammalian cells and cloning according to a conventional method.

本発明において、重層上皮組織形成能を有する細胞に誘導される「体細胞」としては、その種類については特に制限されず、あらゆる組織又は部位由来のものが使用できる。本発明で使用される体細胞としては、例えば、皮膚、皮下脂肪、筋肉、胎盤、骨、軟骨、血液、角膜実質等の組織由来のものが挙げられ、より具体的には、皮膚線維芽細胞、皮下脂肪組織由来間質細胞(皮下脂肪細胞)、胚性線維芽細胞、脂肪細胞、筋肉細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、循環血中の単核球、角膜実質内のケラトサイト等が例示される。これらの中でも、生体に対して侵襲が軽微であり、且つより効率的に重層上皮組織形成能を有する細胞を作製するという観点から、皮膚由来細胞、皮下脂肪由来細胞、もしくは血液由来細胞が好ましく、特に皮膚線維芽細胞及び皮下脂肪組織由来間質細胞、循環血液中の単核球が好ましい。このように、様々な細胞から材料を選択でき、とりわけ皮膚由来細胞や皮下脂肪由来細胞、循環血液中の単核球等の入手容易な細胞をも使用できることは、患者の負担を軽減し、細胞の安定な入手の点でも、臨床上の利点がある。また、上記体細胞として、市販品を使用してもよく、またES細胞や間葉系幹細胞等から分化させた体細胞を使用することもできる。   In the present invention, the type of “somatic cell” induced by a cell capable of forming a stratified epithelial tissue is not particularly limited, and any type derived from any tissue or site can be used. The somatic cells used in the present invention include, for example, those derived from tissues such as skin, subcutaneous fat, muscle, placenta, bone, cartilage, blood, corneal stroma, and more specifically, dermal fibroblasts , Stromal cells derived from subcutaneous adipose tissue (subcutaneous adipocytes), embryonic fibroblasts, adipocytes, muscle cells, osteoblasts, chondrocytes, circulating blood mononuclear cells, keratocytes in the corneal stroma, and the like. Is done. Among these, skin-derived cells, subcutaneous fat-derived cells, or blood-derived cells are preferable from the viewpoint of minimally invading the living body and producing cells having the ability to form stratified epithelial tissue more efficiently. In particular, skin fibroblasts, subcutaneous adipose tissue-derived stromal cells, and mononuclear cells in circulating blood are preferred. As described above, the material can be selected from various cells, and in particular, skin-derived cells and subcutaneous fat-derived cells, and the availability of easily available cells such as mononuclear cells in the circulating blood can reduce the burden on patients and reduce cell burden. There is also a clinical advantage in terms of stable availability. In addition, as the above-mentioned somatic cells, commercially available products may be used, and somatic cells differentiated from ES cells, mesenchymal stem cells, and the like may also be used.

また、上記体細胞は、重層上皮組織形成能を有する細胞の使用目的に応じて、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ヤギ、サル等の哺乳動物由来のものから適宜選択されるが、ヒトの治療、病態解明又は薬効確認等のヒトを対象とする目的で使用する場合にはヒト由来のものが好適である。また、ヒト由来の体細胞を使用する場合、胎児、幼児、小児、及び成人のいずれに由来するものであってもよい。重層上皮組織形成能を有する細胞をヒトの治療、病態解明又は薬効確認等の目的で使用する場合には、患者から採取した体細胞を使用することが望ましい。   The somatic cells may be derived from mammals such as humans, mice, rats, hamsters, rabbits, cats, dogs, sheep, pigs, cows, goats, monkeys, etc., depending on the intended use of the cells having the ability to form stratified epithelial tissue. When used for the purpose of treating humans, elucidating the pathological condition or confirming the efficacy of humans, those derived from humans are preferred. When human-derived somatic cells are used, they may be derived from any of a fetus, an infant, a child, and an adult. When cells having the ability to form a stratified epithelial tissue are used for the purpose of treating humans, elucidating pathological conditions or confirming drug efficacy, it is desirable to use somatic cells collected from patients.

上記導入遺伝子の体細胞への導入は、動物細胞のトランスフェクションにおいて通常使用される方法で行うことができる。具体的には、上記導入遺伝子を体細胞へ導入する方法として、ベクターを使用する方法;リン酸カルシウム法;リポフェクション法;エレクトロポレーション法;マイクロインジェクション法等が例示される。これらの中でも、導入効率の点から、ベクターを使用する方法が好ましい。ベクターを使用して上記導入遺伝子を体細胞に導入する場合には、ベクターとして、ウイルスベクター、非ウイルスベクター、人工ウイルス等を用いることができるが、アデノウイルス及びレトロウイルス、レンチウイルス等のウイルスベクターが、安全性の観点から好適に使用される。なお、ベクターを使用する場合であって、上記導入遺伝子が複数の場合は、各々別のベクターに組み込まれていてもよいし、1つのベクターに2種以上の導入遺伝子が組み込まれていてもよい。   The above-described transgene can be introduced into somatic cells by a method usually used in transfection of animal cells. Specifically, examples of a method for introducing the transgene into somatic cells include a method using a vector; a calcium phosphate method; a lipofection method; an electroporation method; and a microinjection method. Among these, a method using a vector is preferable from the viewpoint of introduction efficiency. When the transgene is introduced into somatic cells using a vector, viral vectors, non-viral vectors, artificial viruses and the like can be used as vectors. Is preferably used from the viewpoint of safety. In the case where a vector is used, in the case where a plurality of the transgenes are used, each of the transgenes may be incorporated in another vector, or two or more transgenes may be incorporated in one vector. .

斯くして上記導入遺伝子が導入された体細胞は、重層上皮組織形成能を有する細胞に誘導することができる。重層上皮組織形成能を有する細胞に誘導された細胞の選択は、ケラチノサイトの単離、増幅に適した培養条件下での増殖能の有無、および上皮細胞としての特性を有するか否かを指標として行うことができる。このような重層上皮組織形成能を有する細胞は、具体的には、ケラチノサイトを単離、増幅するのに適したフィーダー細胞(3T3-J2フィーダー細胞、3T3細胞、マウス胚線維芽細胞、ヒト皮膚線維芽細胞などに対して、マイトマイシンCや放射線処理を行い増殖能を失活させたもの)上や、ケラチノサイト無血清培地で培養することによって重層上皮組織形成能を有する細胞に比較して高い増殖能を呈することから、継代処理を継続することによって選択が可能である。フィーダー上でのケラチノサイトの分裂可能回数を比較的に向上させることができるRhoキナーゼ阻害剤(Y27632等)を加えることも有効である。また、上皮細胞に特異的な表面抗原(Epi-CAM等)を用いてフローサイトメトリーや磁気細胞分離装置を用いた細胞分離を行うことにより、重層上皮組織形成能を有する細胞の純度を高めることが可能である。また、体細胞に、予め上皮細胞マーカー遺伝子(CDH1, Epi-CAM等)のプロモーターに薬剤耐性遺伝子を結合して作ったレポーター遺伝子コンストラクトを導入しておいた場合には、上皮細胞の特性を獲得した細胞は薬剤存在下で生育可能になるので、薬剤存在下での生育を指標として、選択することもできる。   Thus, the somatic cells into which the transgene has been introduced can be induced into cells capable of forming a stratified epithelial tissue. The selection of cells induced to cells having the ability to form stratified epithelial tissue can be performed by isolating keratinocytes, having the ability to proliferate under culture conditions suitable for amplification, and determining whether or not they have characteristics as epithelial cells. It can be carried out. Cells having such an ability to form a stratified epithelial tissue include, specifically, feeder cells (3T3-J2 feeder cells, 3T3 cells, mouse embryonic fibroblasts, human dermal fibroblasts) suitable for isolating and amplifying keratinocytes. Proliferation ability is higher than that of cells that have the ability to form stratified epithelial tissue by culturing cells such as blast cells on mitomycin C or radiation treatment to inactivate the growth ability) and culturing in keratinocyte serum-free medium. Can be selected by continuing the passaging process. It is also effective to add a Rho kinase inhibitor (such as Y27632) that can relatively improve the number of keratinocyte divisions that can be performed on the feeder. In addition, by using a surface antigen (e.g., Epi-CAM) specific to epithelial cells to separate cells using flow cytometry or a magnetic cell separator, the purity of cells capable of forming a layered epithelial tissue can be increased. Is possible. In addition, when somatic cells have previously introduced a reporter gene construct created by linking a drug resistance gene to the promoter of an epithelial cell marker gene (CDH1, Epi-CAM, etc.), the characteristics of epithelial cells are obtained. The cells thus grown can grow in the presence of the drug, and thus can be selected using the growth in the presence of the drug as an index.

斯くして得られた重層上皮組織形成能を有する細胞は、フィーダー上でRhoキナーゼ阻害剤を加えた液体培地内で培養すると増殖可能であり、通常行われる10-20継代程度までは重層上皮組織形成能を維持したまま安定に増殖することができる。重層上皮組織形成能を有する細胞の培養には、動物細胞の培養に通常使用される培地を用いることができる。重層上皮組織形成能を有する細胞の培養に使用される好適な培地の一例として、無血清ケラチノサイト培地(Keratinocyte-SFM、Life technologies社)などが例示される。bFGFなど、培養条件下でのケラチノサイトの増殖を早めるサイトカインや各種の薬理活性物質を添加することも有用である。   The thus obtained cells having an ability to form a stratified epithelial tissue can be proliferated when cultured in a liquid medium containing a Rho kinase inhibitor on a feeder. Proliferates stably while maintaining tissue forming ability. For culturing cells having the ability to form stratified epithelial tissue, a medium usually used for culturing animal cells can be used. An example of a suitable medium used for culturing cells capable of forming a stratified epithelial tissue includes a serum-free keratinocyte medium (Keratinocyte-SFM, Life technologies) and the like. It is also useful to add cytokines and various pharmacologically active substances, such as bFGF, which accelerate the proliferation of keratinocytes under culture conditions.

斯くして得られた重層上皮組織形成能を有する細胞は、in vivoで、皮膚線維芽細胞や脂肪組織由来間質細胞などの間葉系細胞を含む細胞外基質上、たとえば皮膚潰瘍の創部で重層上皮組織を形成することができる。さらに、in vitroで、皮膚線維芽細胞や脂肪組織由来間質細胞などの間葉系細胞を含むコラーゲンゲル上で培養し、気相液相界面を形成することにより重層扁平上皮様の三次元構造を有する上皮様組織を形成することができる。   The cells having the ability to form a stratified epithelial tissue obtained in this manner are in vivo on extracellular matrix including mesenchymal cells such as skin fibroblasts and adipose tissue-derived stromal cells, for example, at the wound of skin ulcer. It can form stratified epithelial tissue. Furthermore, by culturing in vitro on a collagen gel containing mesenchymal cells such as skin fibroblasts and adipose tissue-derived stromal cells, a three-dimensional structure of stratified squamous epithelium is formed by forming a gas-liquid interface. Can form an epithelial-like tissue having

このように、本発明で得られる重層上皮組織形成能を有する細胞は、増殖能を有しており、且つ生体内外で重層上皮組織の再生が可能であるので、熱傷、外傷、医原性損傷(腫瘍切除後等)、褥瘡、糖尿病、末梢循環不全でもたらされる皮膚潰瘍や、鼻腔、口腔、肛門周囲粘膜などの消化管潰瘍、角膜潰瘍の治療に有効であり、上皮組織再生用の細胞製剤(医薬組成物)として使用できる。上記重層上皮組織形成能を有する細胞は、そのまま単独で皮膚、消化管、角膜疾患部位に適用してもよい。   As described above, the cells having the ability to form stratified epithelial tissue obtained by the present invention have a proliferation ability and can regenerate stratified epithelial tissue in and out of a living body. Cell preparation for epithelial tissue regeneration, effective for treating skin ulcers caused by pressure ulcers, diabetes mellitus, peripheral circulatory failure, gastrointestinal ulcers such as nasal cavity, oral cavity, perianal mucosa, etc. (Pharmaceutical composition). The cells having the ability to form a stratified epithelial tissue may be applied alone to the skin, gastrointestinal tract, or corneal disease site.

上記重層上皮組織形成能を有する細胞を上皮組織再生用の細胞製剤として調製する場合、上記重層上皮組織形成能を有する細胞と共に、必要に応じて、薬学的に許容される希釈用担体を含んでいてもよい。ここで、薬学的に許容される希釈用担体としては、例えば、生理食塩水、緩衝液等が例示される。更に、当該細胞製剤は、必要に応じて、薬理活性成分や重層上皮組織形成能を有する細胞の栄養源となる成分が含まれていてもよい。   When preparing the cell having the ability to form an overlying epithelial tissue as a cell preparation for regenerating epithelial tissue, together with the cell having the ability to form an overlying epithelial tissue, if necessary, containing a pharmaceutically acceptable carrier for dilution. May be. Here, as the pharmaceutically acceptable carrier for dilution, for example, physiological saline, buffer and the like are exemplified. Further, the cell preparation may contain a pharmacologically active component or a component serving as a nutrient source for cells having a capability of forming a stratified epithelial tissue, if necessary.

上記重層上皮組織形成能を有する細胞は培養条件下で重層上皮様組織を形成した上皮細胞シートとして皮膚、消化管、角膜疾患部位に適用してもよい。   The cells having the ability to form a stratified epithelial tissue may be applied to the skin, gastrointestinal tract, or corneal disease site as an epithelial cell sheet formed as a stratified epithelial-like tissue under culture conditions.

上記重層上皮組織形成能を有する細胞を上皮組織再生用の上皮細胞シートとして作製する場合、上記重層上皮組織形成能を有する細胞と共に、必要に応じて、薬理活性成分や重層上皮組織形成能を有する細胞の栄養源となる成分と併用してもよい。   When producing the cell having the ability to form an overlying epithelial tissue as an epithelial cell sheet for regenerating epithelial tissue, together with the cell having the ability to form an overlying epithelial tissue, if necessary, having a pharmacologically active ingredient or an ability to form an overlying epithelial tissue. You may use together with the component used as a nutrient source of a cell.

上記重層上皮組織形成能を有する細胞は、皮膚線維芽細胞や脂肪組織由来間質細胞などの間葉系細胞を含むコラーゲンなどの細胞外基質を足場として、重層扁平上皮様の三次元構造を有する上皮様組織を作製したのちに皮膚、消化管、角膜疾患部位に適用してもよい。   The cells having the ability to form a stratified epithelial tissue have a stratified squamous epithelium-like three-dimensional structure using an extracellular matrix such as collagen containing mesenchymal cells such as skin fibroblasts and adipose tissue-derived stromal cells as a scaffold. After preparing epithelial-like tissue, it may be applied to the skin, gastrointestinal tract, or corneal disease site.

上記重層上皮組織形成能を有する細胞を上皮組織再生用の三次元構造を有する上皮様組織として作製する場合、上記重層上皮組織形成能を有する細胞と共に、必要に応じて、薬理活性成分や重層上皮組織形成能を有する細胞の栄養源となる成分と併用してもよい。このように足場材料を使用することによって、より速やかに移植部位での重層上皮様構造が可能となり、上皮組織の再生を一層促進することが可能になる。   When producing the cell having the ability to form a stratified epithelial tissue as an epithelial-like tissue having a three-dimensional structure for epithelial tissue regeneration, if necessary, together with the cell having the ability to form a stratified epithelial tissue, a pharmacologically active ingredient or stratified epithelium may be used. You may use together with the component used as the nutrient source of the cell which has tissue formation ability. By using such a scaffold material, a stratified epithelium-like structure can be obtained more quickly at a transplant site, and regeneration of epithelial tissue can be further promoted.

使用可能な足場材料としては、薬学的に許容される限り、特に制限されず、適用する軟骨組織の部位に応じて適宜選択されるが、例えば、ゲル状体の、生体親和性の高い(biocompatible)材料が挙げられる。使用可能な足場材料として、好ましくはコラーゲン、ファイブロネクチン、ヒアルロン酸及びこれらの複合体等が例示される。これらの足場材料は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The scaffold material that can be used is not particularly limited as long as it is pharmaceutically acceptable, and is appropriately selected depending on the site of cartilage tissue to be applied. For example, a gel-like material having high biocompatibility (biocompatible ) Materials. Preferred examples of the scaffold material include collagen, fibronectin, hyaluronic acid, and complexes thereof. These scaffold materials may be used alone or in combination of two or more.

また、上記足場材料の形状についても特に制限されず、当該細胞製剤の適用対象となる上皮組織の損傷部位の形状に応じて適宜設計すればよい。   Further, the shape of the scaffold material is not particularly limited, and may be appropriately designed according to the shape of the damaged site of epithelial tissue to which the cell preparation is applied.

当該細胞製剤を上皮組織の疾患部位に適用する方法については、当該細胞製剤のタイプ、適用される上皮組織の部位等に応じて適宜設定されるが、例えば治療目的の皮膚潰瘍の部位に当該細胞製剤を直接散布する方法、植皮術に準じてシート、三次元構造体を縫合固定する方法などがあげられる。   The method for applying the cell preparation to a diseased site in epithelial tissue is appropriately set according to the type of the cell preparation, the site of the epithelial tissue to be applied, and the like. Examples include a method of directly spraying the preparation and a method of suturing and fixing a sheet or a three-dimensional structure according to the skin grafting method.

また、上皮組織の疾患部位に適用される当該細胞製剤の投与量については、細胞製剤のタイプ、上皮組織の部位、症状の程度、患者の年齢や性別等に基づいて、上皮組織の再生に有効な量を適宜設定すればよい。   In addition, the dosage of the cell preparation applied to the diseased site of the epithelial tissue is effective for the regeneration of the epithelial tissue based on the type of the cell preparation, the site of the epithelial tissue, the degree of the symptom, the age and sex of the patient, etc. May be appropriately set.

また、上記重層上皮組織形成能を有する細胞が投与されて、上記重層上皮組織形成能を有する細胞から形成された上皮組織を有する非ヒト哺乳動物は、上皮組織に対する被験物質の薬効を評価、分析するためのツールとして使用できる。即ち、上記重層上皮組織形成能を有する細胞から形成された上皮組織を有する非ヒト哺乳動物に被験物質を投与し、当該上皮組織に対する被験物質の薬効を判定、分析することによって、上皮組織に対する被験物質の薬効を評価、分析することができる。ここで、被験物質とは、上皮組織に対する薬効の評価、分析対象となる物質であり、具体的には、上皮疾患の治療薬の候補物質が挙げられる。非ヒト哺乳動物としては、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ヤギ、サル等が適宜選択される。   In addition, the cells having the ability to form an overlying epithelial tissue are administered, and a non-human mammal having an epithelial tissue formed from the cells having the ability to form an overlying epithelial tissue evaluates and analyzes the efficacy of the test substance on the epithelial tissue. Can be used as a tool for That is, a test substance is administered to a non-human mammal having an epithelial tissue formed from cells capable of forming the above-mentioned stratified epithelial tissue, and the efficacy of the test substance on the epithelial tissue is determined and analyzed. Evaluate and analyze the efficacy of a substance. Here, the test substance is a substance to be evaluated and analyzed for its effect on epithelial tissue, and specifically includes a candidate substance for a therapeutic drug for epithelial disease. As the non-human mammal, mice, rats, hamsters, rabbits, cats, dogs, sheep, pigs, cows, goats, monkeys, and the like are appropriately selected.

また、上皮上記重層上皮組織形成能を有する細胞から形成された上皮組織を有する非ヒト哺乳動物は、抗がん剤や放射線など、上皮組織に障害を及ぼす外的要因の上皮組織に対する影響を調べるモデルとして用いることができる。   In addition, in non-human mammals having epithelial tissue formed from cells capable of forming the epithelial epithelium, the effects of external factors, such as anticancer drugs and radiation, that damage the epithelial tissue on the epithelial tissue are examined. Can be used as a model.

また、上記重層上皮組織形成能を有する細胞および皮膚線維芽細胞を含むコラーゲンゲルなどの足場によって作成された三次元構造体は、上皮組織に対する被験物質の薬効を評価、分析するためのツールとして使用できる。即ち、上記重層上皮組織形成能を有する細胞および皮膚線維芽細胞を含むコラーゲンゲルなどの足場によって作成された三次元構造体に被験物質を投与し、当該上皮組織に対する被験物質の薬効を判定、分析することによって、上皮組織に対する被験物質の薬効を評価、分析することができる。ここで、被験物質とは、上皮組織に対する薬効の評価、分析対象となる物質であり、具体的には、上皮疾患の治療薬の候補物質が挙げられる。特に、末梢血循環単核球など、比較的侵襲が少なく採取可能な体細胞から誘導した重層上位形成能を有する細胞を用いることにより、多彩な遺伝的背景を有する多くのドナーに対する薬効を広く評価、分析することができる。   In addition, a three-dimensional structure created by a scaffold such as a collagen gel containing cells having the ability to form a layered epithelial tissue and dermal fibroblasts is used as a tool for evaluating and analyzing the efficacy of a test substance on epithelial tissue. it can. That is, a test substance is administered to a three-dimensional structure created by a scaffold such as a collagen gel containing cells having the ability to form a layered epithelial tissue and dermal fibroblasts, and the drug effect of the test substance on the epithelial tissue is determined and analyzed. By doing so, the efficacy of the test substance on the epithelial tissue can be evaluated and analyzed. Here, the test substance is a substance to be evaluated and analyzed for its effect on epithelial tissue, and specifically includes a candidate substance for a therapeutic drug for epithelial disease. In particular, by using cells with superficial upper formation ability derived from somatic cells that can be collected with relatively low invasiveness, such as peripheral blood circulating mononuclear cells, the drug efficacy for many donors with various genetic backgrounds is widely evaluated, Can be analyzed.

また、上記重層上皮組織形成能を有する細胞は、様々な上皮組織の病態を解明、分析するためのツールとして使用でき、更にはヒト体細胞から誘導した重層上皮組織形成能を有する細胞は、上皮疾患に対する創薬や薬品開発のためのツールとしても有用である。例えば、人体から取り出された体細胞に、導入遺伝子を導入して重層上皮組織形成能を有する細胞を製造し、さらにかかる細胞を培養して作製された上皮様組織に対し、被験物質を投与し、前記上皮様組織に対する被験物質の薬効を評価、分析したり、抗がん剤や放射線などのストレスを負荷し、前記上皮様組織に対するストレスを評価、分析したりすることができる。薬効又はストレスの評価、分析は、例えば、被験物質を投与した組織又はストレスを付加した組織と、投与又は付与していない組織とを比較して確認してもよい。   In addition, the cells having the ability to form stratified epithelial tissue can be used as tools for elucidating and analyzing various epithelial tissue pathologies. It is also useful as a tool for drug discovery and drug development for diseases. For example, a transgene is introduced into a somatic cell taken out of a human body to produce a cell capable of forming a stratified epithelial tissue, and a test substance is administered to an epithelial-like tissue produced by culturing such a cell. It is also possible to evaluate and analyze the drug efficacy of the test substance on the epithelial-like tissue, and to evaluate and analyze the stress on the epithelial-like tissue by applying a stress such as an anticancer agent or radiation. The evaluation and analysis of the drug efficacy or stress may be performed, for example, by comparing a tissue to which a test substance has been administered or a tissue to which stress has been added with a tissue to which no test substance has been administered or given.

また、上記重層上皮組織形成能を有する細胞は、自己複製能と終分化という前駆細胞ないし幹細胞の特性を有することから、この特性を有さない皮膚線維芽細胞などの体細胞から重層上皮組織形成能を有する細胞への転換過程を解析することによって幹細胞の特性を明らかにする研究ツールとして用いることができる。   In addition, since the cells having the ability to form stratified epithelial tissue have the characteristics of progenitor cells or stem cells such as self-renewal ability and terminal differentiation, they can form stratified epithelial tissue from somatic cells such as skin fibroblasts that do not have these properties. It can be used as a research tool to elucidate the characteristics of stem cells by analyzing the process of conversion to functional cells.

また、いわゆる癌の多くは重層上皮組織にその起源を有するものであり(扁平上皮癌)、上記重層上皮組織形成能を有する細胞は癌研究のツールとして用いることができる。   Many of the so-called cancers have their origin in the stratified epithelial tissue (squamous cell carcinoma), and the cells capable of forming the stratified epithelial tissue can be used as tools for cancer research.

2.導入遺伝子候補の決定手法
以下に、実施例等に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
2. Techniques for Determining Transgene Candidates Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and the like, but the present invention is not limited thereto.

体細胞の代表的なものとして皮膚線維芽細胞を、重層上皮組織形成能を有する細胞の代表的なものとしてケラチノサイトを選択した。直接転換を惹起しうる候補因子の選択のため、培養ヒトケラチノサイトおよび培養ヒト皮膚線維芽細胞の発現遺伝子のマイクロアレイの結果を米国NCBIが提供するデータベース(Accession:GDS1505 ID: 1505)より得た(図1)。   Skin fibroblasts were selected as typical somatic cells, and keratinocytes were selected as typical cells having the ability to form stratified epithelial tissue. For the selection of candidate factors that can cause direct conversion, microarray results of expressed genes of cultured human keratinocytes and cultured human dermal fibroblasts were obtained from a database (Accession: GDS1505 ID: 1505) provided by NCBI in the United States (Fig. 1).

参考文献1より表皮が発生する前後であるマウスの胎生11.5日と14.5日目のmRNA発現をマイクロアレイで評価したデータを得た(図2)。   Data obtained by microarray evaluation of mRNA expression at 11.5 days and 14.5 days after embryonic development of the mouse before and after epidermis development were obtained from Reference 1 (FIG. 2).

さらに定量性の高いデータを得るために、同一ヒト皮膚検体から分離した初代培養線維芽細胞および初代培養ケラチノサイトについて、マイクロアレイ解析を行った。   To obtain more quantitative data, microarray analysis was performed on primary cultured fibroblasts and primary cultured keratinocytes isolated from the same human skin specimen.

初代培養線維芽細胞の分離、培養は、参考文献2に記載の方法で行った。具体的には採取した皮膚検体を0.25%トリプシン4℃でオーバーナイト処理し、表皮を剥がした後、ディッシュ上にエクスプラントして、少量の線維芽細胞増殖培地(FGM)を加え、皮膚検体からディッシュ上に線維芽細胞が遊走してくるのをまち、サブコンフルエントになった時点で継代した。   Isolation and culture of primary cultured fibroblasts were performed by the method described in Reference 2. Specifically, the collected skin specimen was treated overnight at 4 ° C. with 0.25% trypsin, the epidermis was peeled off, explanted on a dish, and a small amount of fibroblast growth medium (FGM) was added. After fibroblasts migrated on the dish, they were passaged when they became subconfluent.

初代培養ケラチノサイトの分離、培養は、参考文献3に記載の方法で行った。具体的には、採取した皮膚検体を0.25%トリプシン4℃でオーバーナイト処理し、無血清ケラチノサイト培地(SFKGM)内で真皮を擦過し、真皮上に残存するケラチノサイトを回収した。SFKGM培地で培養を継続し、サブコンフルエントになった時点で継代した。   Separation and culture of primary culture keratinocytes were performed by the method described in Reference 3. Specifically, the collected skin specimen was treated with 0.25% trypsin at 4 ° C. overnight, the dermis was scraped in a serum-free keratinocyte medium (SFKGM), and keratinocytes remaining on the dermis were collected. The culture was continued in SFKGM medium and subcultured when it became subconfluent.

初代培養皮膚線維芽細胞、初代培養ケラチノサイトそれぞれ107個の細胞からtotal RNAを採取し、Gene ST1.0 microarray (Affimetrix社)を用いて、網羅的にmRNA発現を比較した(図3)。Primary cultured skin fibroblasts, the total RNA was harvested from primary cultures keratinocytes each 10 7 cells, using the Gene ST1.0 microarray (Affimetrix, Inc.), were compared comprehensively mRNA expression (Fig. 3).

初代培養線維芽細胞、初代培養ケラチノサイトの発現しているマイクロRNAの比較のために、初代培養線維芽細胞、初代培養ケラチノサイトを同一ドナーより採取した部位の異なる3皮膚検体より分離、培養し、107個の細胞からマイクロRNAを採取し、マイクロRNAマイクロアレイであるSurePrint G3 Human miRNA マイクロアレイ (Agilent Technologies社)を用いて、網羅的にマイクロRNA発現を比較した(図4)。For comparison of microRNAs expressing primary cultured fibroblasts and primary cultured keratinocytes, primary cultured fibroblasts and primary cultured keratinocytes were separated and cultured from three skin samples at different sites collected from the same donor, and 10 MicroRNAs were collected from 7 cells, and microRNA expression was comprehensively compared using a microRNA microarray, SurePrint G3 Human miRNA microarray (Agilent Technologies) (FIG. 4).

以上の解析より、少なくとも、TFAP2A遺伝子、TFAP2C遺伝子、GRHLファミリー遺伝子、BNC1遺伝子、MYCファミリー遺伝子、GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、ESRP2遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、hsa-mir-182、hsa-mir-183、hsa-mir-96、hsa-mir-200b、hsa-mir-200a、hsa-mir-429、hsa-mir-200c、hsa-mir-141、hsa-mir-203、hsa-mir-205、hsa-mir-135b、hsa-mir-17、hsa-mir-18a、hsa-mir-19a、hsa-mir-19b-1、hsa-mir-20a、hsa-mir-92a-1、hsa-mir-367が、ケラチノサイトで相対的に強発現する遺伝子であることが確認された。   From the above analysis, at least, TFAP2A gene, TFAP2C gene, GRHL family gene, BNC1 gene, MYC family gene, GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, ESRP2 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene , DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene, hsa-mir-182, hsa -mir-183, hsa-mir-96, hsa-mir-200b, hsa-mir-200a, hsa-mir-429, hsa-mir-200c, hsa-mir-141, hsa-mir-203, hsa-mir -205, hsa-mir-135b, hsa-mir-17, hsa-mir-18a, hsa-mir-19a, hsa-mir-19b-1, hsa-mir-20a, hsa-mir-92a-1, hsa -mir-367 was confirmed to be a gene that is relatively strongly expressed in keratinocytes.

3.[実施例1] 皮膚線維芽細胞から重層上皮組織形成能を有する細胞への誘導
上記解析結果を踏まえ、表2に記載の27種の導入遺伝子を選択し、体細胞に導入するためのレンチウイルスベクターを準備した。候補として選択した転写因子、マイクロRNAおよび強制発現、発現抑制のために用意したレンチウイルスベクターの仔細を表2に示す。PPP1R13L遺伝子については、2つのtranscript variantについて、それぞれベクターを準備した。
3. [Example 1] Induction of skin fibroblasts into cells capable of forming stratified epithelial tissue Based on the above analysis results, a lentivirus for selecting 27 transgenes listed in Table 2 and introducing them into somatic cells The vector was prepared. Table 2 shows the transcription factors, microRNAs selected as candidates, and the lentiviral vectors prepared for forced expression and suppression of expression. For the PPP1R13L gene, vectors were prepared for each of the two transcript variants.

Figure 0006654323
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レンチウイルスベクターは、適切なクローンが存在した場合にはNBRC(独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジー分野)よりヒトGatewayエントリークローンを購入し、pLenti7.3 /V5-DEST Gateway Vector(Life Technologies社)へ、常法に従いサブクローニングした。その他のものはメーカー(System Biosciences社、Gene Copoeia社、Origene社)より購入した。   If an appropriate clone exists, a lentivirus vector is purchased from Human Gateway Entry Clone from NBRC (Biotechnology Field of National Institute of Technology and Evaluation) and pLenti7.3 / V5-DEST Gateway Vector (Life Technologies ) Was subcloned according to a conventional method. Others were purchased from manufacturers (System Biosciences, Gene Copoeia, Origene).

表1の直接転換候補因子のレンチウイルスベクターを皮膚線維芽細胞に遺伝子導入するためにウィルスを作製した。ウィルス作製には、ViraPower(登録商標) HiPerform(登録商標) Lentiviral Expression Systems(Life Technologies社)を用いた。ウイルスの作製には6wellプレートに各ウェル106個の293FT細胞を播種し、オーバーナイト後に、各ウェルに1mlの10%FBS加Opti-MEM Reduced Serum Medium, GlutaMAX(登録商標) Supplement(Life Technologies社)に培地交換したのち、600ngのコンストラクト、1.2μgのViraPower(登録商標) Lentiviral Packaging Mix、7.2μlのLipofectamine 2000を用いて遺伝子導入を行った。24時間後に2mlの293FT細胞増殖培地で培地交換の後、さらに48時間後にウイルス液を含んだ培地を回収した。ウイルス含有培地を遠心分離ののち上澄を回収し、4分の1量のPEG-it Virus Precipitation Solution(System Biosciences社)を加え4℃オーバーナイトで静置した。1500×Gで遠心分離を行い、上澄を廃棄し、20μlのPBSで沈殿をピペッティングし、ウイルス濃縮液を得た。以上の操作によって回収したウイルス液を1単位として皮膚線維芽細胞への遺伝子導入に用いた。Viruses were prepared to introduce the lentiviral vectors of the direct conversion candidate factors in Table 1 into dermal fibroblasts. ViraPower (trademark) HiPerform (trademark) Lentiviral Expression Systems (Life Technologies) was used for virus production. For virus production, 106 293FT cells were seeded on each well of a 6- well plate, and after overnight, 1 ml of Opti-MEM Reduced Serum Medium with 10% FBS, GlutaMAX (registered trademark) Supplement (Life Technologies) was added to each well. ), The gene was transferred using 600 ng of the construct, 1.2 μg of ViraPower (registered trademark) Lentiviral Packaging Mix, and 7.2 μl of Lipofectamine 2000. After 24 hours, the medium was replaced with 2 ml of 293FT cell growth medium, and after 48 hours, the medium containing the virus solution was recovered. After centrifugation of the virus-containing medium, the supernatant was recovered, and a quarter amount of PEG-it Virus Precipitation Solution (System Biosciences) was added, and the mixture was allowed to stand overnight at 4 ° C. Centrifugation was performed at 1500 × G, the supernatant was discarded, and the precipitate was pipetted with 20 μl of PBS to obtain a virus concentrate. The virus solution collected by the above operation was used as one unit for gene transfer into skin fibroblasts.

皮膚線維芽細胞への遺伝子導入にはTransdux(登録商標) (System Biosciences社)を用いた。導入の24時間前に48ウェルプレートに1ウェルあたり6000個の皮膚線維芽細胞を播種した。ウイルス液を含んだ300μlの 線維芽細胞増殖培地に培地交換し、800×Gで30分間の遠心をかけた。再度新しいウイルス液を含んだ300μlの 線維芽細胞増殖培地に培地交換し、800×Gで30分間の遠心をかけたのちPBSでウェル内を洗浄し、線維芽細胞増殖培地を300μl加えた。   Transdux (registered trademark) (System Biosciences) was used for gene transfer into skin fibroblasts. Twenty-four hours prior to transfection, 48 well plates were seeded with 6000 dermal fibroblasts per well. The medium was changed to 300 μl of a fibroblast growth medium containing a virus solution, and centrifuged at 800 × G for 30 minutes. The medium was replaced again with 300 μl of a fibroblast growth medium containing a new virus solution, and after centrifugation at 800 × G for 30 minutes, the wells were washed with PBS and 300 μl of fibroblast growth medium was added.

遺伝子導入後の細胞は導入1日目、2日目、4日目に線維芽細胞増殖培地で培地交換を行い6日目に、マイトマイシン処理した6ウェルプレートに用意した3T3-J2フィーダー細胞上に線維芽細胞増殖培地を用いて継代した。継代後は2日目に培地をRho-kinase inhibitor であるY27632(Wako社)を含むケラチノサイトF培地に交換し、以降2日毎に培地交換を行った(図5、図6)。  After the gene transfer, the medium was replaced with a fibroblast growth medium on the first day, the second day, and the fourth day after the transfer, and on the sixth day, the cells were placed on 3T3-J2 feeder cells prepared in a mitomycin-treated 6-well plate. Passaged using fibroblast growth medium. On the second day after the passage, the medium was replaced with a keratinocyte F medium containing the Rho-kinase inhibitor Y27632 (Wako), and the medium was replaced every two days thereafter (FIGS. 5 and 6).

フィーダーとして用いた3T3-J2フィーダー細胞は、J-TEC社より分譲された細胞株である。10% ウシ新生仔血清をDMEM培地に加えた3T3細胞培地を用いて、常法に従い維持の上、フィーダー細胞として用いる前日にマイトマイシンC 10 μg/mlの培地で1時間処理ののち、2.0×105 細胞/ウェルの濃度で継代してフィーダーとして用いた。The 3T3-J2 feeder cells used as feeders are a cell line provided by J-TEC. Using a 3T3 cell culture medium supplemented with 10% neonatal bovine serum in DMEM medium, maintain the cells in a conventional manner, and treat the cells with mitomycin C 10 μg / ml for 1 hour on the day before use as feeder cells. The cells were subcultured at a concentration of 5 cells / well and used as a feeder.

ケラチノサイトF培地は常法に従い調整した。本試験では、33.8mlのF12培地(Life technologies社)、11.2mlのhigh glucose DMEM (Life technologies社)を混合したものに2.5mlのFBSを加え、アデニン(Sigma社)24 μg/ml、コレラ毒素(Wako社)8.4 ng/ml、 インスリン 5 μg/ml、ハイドロコルチゾン(Sigma社) 0.4 μg/ml、ペニシリン(Sigma社)100 U/ml、ストレプトマイシン(Sigma社)100 μg/ml、EGF 10 ng/mlに調整した。さらに、本試験においては、3T3フィーダー細胞上で培地にRho-kinase inhibitor (Y27632)を加えることにより培養ケラチノサイトの寿命を延長できるという指摘(参考文献4)に従い、上記ケラチノサイトF培地をY-27632(Wako社 )10μMに調整して用いた。また、比較のために同一条件で初代培養ケラチノサイトを培養した(図7)。   Keratinocyte F medium was prepared according to a conventional method. In this test, 2.5 ml of FBS was added to a mixture of 33.8 ml of F12 medium (Life technologies) and 11.2 ml of high glucose DMEM (Life technologies), and adenine (Sigma) 24 μg / ml, cholera toxin (Wako) 8.4 ng / ml, insulin 5 μg / ml, hydrocortisone (Sigma) 0.4 μg / ml, penicillin (Sigma) 100 U / ml, streptomycin (Sigma) 100 μg / ml, EGF 10 ng / ml Adjusted to ml. Furthermore, in this test, the above keratinocyte F medium was converted to Y-27632 (see Reference 4), indicating that the addition of Rho-kinase inhibitor (Y27632) to the medium on 3T3 feeder cells can extend the life of cultured keratinocytes. Wako) adjusted to 10 μM for use. For comparison, primary cultured keratinocytes were cultured under the same conditions (FIG. 7).

実施例1の27種の遺伝子(GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子)を導入した誘導線維芽細胞は、ケラチノサイト類似の増殖、形態のコロニーを呈する細胞を得た(図8)。図8において、コロニーは、周囲のフィーダーおよび誘導されていない細胞と明瞭な境界をもっており、コロニーの辺縁には平坦な細胞が位置し、中央にむかって重積しており、図7のケラチノサイトのコロニー類似の形態を示している。   27 kinds of genes of Example 1 (GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene , LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and c-MYC gene) Thus, cells exhibiting colonies similar in growth and morphology to keratinocytes were obtained (FIG. 8). In FIG. 8, the colony has a clear border from the surrounding feeder and uninduced cells, flat cells are located at the margin of the colony, and stacked toward the center, and the keratinocytes in FIG. Shows a morphology similar to that of the colony.

当該細胞は、特別な細胞分離のない場合であっても、ケラチノサイトを選択的に増殖させると考えられる3T3-J2フィーダー細胞上の培養環境でケラチノサイト類似の増殖、形態を維持したまま継代、増殖が可能であった(図9)。図9は、図8の誘導線維芽細胞のコロニーを確認した後、継代した第2継代のコロニーの図である。図9から、実施例1の誘導線維芽細胞は、該培養条件下において、ケラチノサイト類似の状態に誘導されていない非誘導線維芽細胞に比べ、相対的に高い増殖能を示すことから、継代操作を行うことによって、誘導線維芽細胞の純度が上がっていくことが確認された。なお、図8の誘導線維芽細胞におけるケラチノサイト類似のコロニーを選択的に抽出し、継代することでより短時間で純度の高い誘導線維芽細胞を得ることが可能である。   Even if there is no special cell separation, the cells can be propagated in a culture environment on 3T3-J2 feeder cells, which are thought to selectively grow keratinocytes, while maintaining morphology similar to keratinocytes, subculturing and growing. Was possible (FIG. 9). FIG. 9 is a diagram of the colonies of the second passage that were passaged after confirming the induced fibroblast colonies of FIG. From FIG. 9, it can be seen that the induced fibroblasts of Example 1 show a relatively higher proliferative ability under the culture conditions as compared to non-induced fibroblasts that have not been induced into a state similar to keratinocytes. It was confirmed that the operation increased the purity of the induced fibroblasts. In addition, it is possible to obtain highly pure induced fibroblasts in a shorter time by selectively extracting and subculturing keratinocyte-like colonies in the induced fibroblasts of FIG.

また、汎上皮細胞マーカーであるEpi-CAMに対する磁気標識抗体を用いて磁気細胞分離を行い、よりケラチノサイトに類似した列序性の増殖、形態のコロニーを呈することを確認された(図10上図)。図10上図は、図8の誘導線維芽細胞のコロニーを確認した後、第2継代に際して抗Epi-CAM抗体による標識を用いて細胞分離を行った細胞の図である。さらに、同時に導入したKRT14-RFPレポーター(pRZ-hKeratin (Cat# SR900CS-1, System Biosciences社))によってKRT14を発現していることも確認された(図10下図)。磁気標識抗Epi-CAM抗体による磁気細胞分離には、CD326 (EpCAM) マイクロビーズ, ヒト(ミルテニーバイオテク社)を標識抗体として、マニュアル細胞分離装置、MACS細胞分離カラム(ミルテニーバイオテク社)を用いて行った。   In addition, magnetic cell separation was performed using a magnetically labeled antibody against Epi-CAM, a pan-epithelial cell marker, and it was confirmed that colonies exhibiting a hierarchical growth and morphology more similar to keratinocytes (FIG. 10, upper figure). ). The upper diagram in FIG. 10 is a diagram of cells obtained by confirming the colonies of the induced fibroblasts in FIG. 8 and then performing cell separation using a label with an anti-Epi-CAM antibody at the second passage. Furthermore, it was also confirmed that KRT14 was expressed by the simultaneously introduced KRT14-RFP reporter (pRZ-hKeratin (Cat # SR900CS-1, System Biosciences)) (FIG. 10, lower panel). For magnetic cell separation with magnetically labeled anti-Epi-CAM antibody, CD326 (EpCAM) microbeads, human (Miltenyi Biotech) were used as labeling antibodies, using a manual cell separator and MACS cell separation column (Miltenyi Biotech). I went.

さらに、抗Epi-CAM抗体を用いて細胞分離後、培養を継続し継代、増幅した誘導線維芽細胞を無血清ケラチノサイト培地で単層培養条件に継代し、8日間培養を継続し、無血清ケラチノサイト培地に誘導線維芽細胞を慣らした後、Ca2+濃度を1.8mMに調整した無血清ケラチノ培地に培地を交換した。経時間的に、細胞が平坦化し、拡大する様子が観察された(図11)。図11において、左列がCa2+添加なし、右列がCa2+を添加ありの状態であり、また、18時間及び24時間経過時については、KRT14-RFPレポーターによる赤色蛍光状態も併せて示している。左右の図から、Ca2+の添加により誘導線維芽細胞の終分化がはじまり、細胞体が平坦に拡大していることが確認できる。さらに、赤色蛍光状態の図から、併行してKRT14の発現が減少していくのが観察された。これらはケラチノサイトにCa2+を加えた際に認められる終分化能と同一であり、単層培養条件下での誘導皮膚線維芽細胞がケラチノサイト同様の終分化能を有していることをあらわしている。Furthermore, after cell separation using an anti-Epi-CAM antibody, culturing was continued and subcultured, and the expanded induced fibroblasts were subcultured to a monolayer culture condition in serum-free keratinocyte medium. After acclimating the induced fibroblasts to the serum keratinocyte medium, the medium was replaced with a serum-free keratinocyte medium in which the Ca 2+ concentration was adjusted to 1.8 mM. It was observed that the cells flattened and expanded over time (FIG. 11). In FIG. 11, the left column shows the state without Ca 2+ addition, the right column shows the state with Ca 2+ addition, and the red fluorescence state by the KRT14-RFP reporter is also shown at the lapse of 18 hours and 24 hours. Is shown. From the right and left figures, it can be confirmed that terminal differentiation of induced fibroblasts is started by the addition of Ca 2+ , and the cell body is flattened. Further, from the figure in the red fluorescence state, it was observed that the expression of KRT14 decreased concurrently. These are the same as the terminal differentiation potential observed when Ca2 + was added to keratinocytes, indicating that induced dermal fibroblasts under monolayer culture conditions have the same terminal differentiation potential as keratinocytes. I have.

抗Epi-CAM抗体を用いて細胞分離後、培養を継続し継代、増幅した誘導線維芽細胞を用いて、皮膚線維芽細胞を含むコラーゲンゲル上で細胞を培養し、液体気体界面に細胞をさらすことによって、上皮組織形成能を調べる3次元皮膚培養モデルによる上皮組織形成能の試験を行い、誘導線維芽細胞が該条件下で重層角化上皮組織形成能を有することを確認した(図12)。   After cell separation using an anti-Epi-CAM antibody, culturing is continued and subcultured, and cells are cultured on collagen gel containing skin fibroblasts using the expanded induced fibroblasts, and the cells are transferred to the liquid-gas interface. By performing the exposure, a test of the ability to form epithelial tissue was performed using a three-dimensional skin culture model for examining the ability to form epithelial tissue, and it was confirmed that the induced fibroblasts had the ability to form stratified keratinized epithelial tissue under the conditions (FIG. 12). ).

三次元皮膚培養モデルの作製は、参考文献5、6の方法を用いて行った。具体的にはコラーゲン酸性溶液I-PC 5mg/mL(KOKEN社)3mlにHepes ph7.4, HaHCO3それぞれが終濃度10mMになるように加えた後、106個の線維芽細胞を含む10%FBS加DMEM培地 4mlを加え、撹拌したのち6cmディッシュにうつし、30分間 37℃インキュベーター内に静置する。ゲル化が開始した時点で、ディッシュを叩きゲルをディッシュ表面から浮かせる。以降ゲルの収縮が開始するため、2日おきに培地交換を行い7−10日目に皮膚線維芽細胞との3次元皮膚培養を開始した。Preparation of the three-dimensional skin culture model was performed using the methods of References 5 and 6. Specifically collagen acidic solution to I-PC 5mg / mL (KOKEN Co.) 3 ml in Hepes ph 7.4, after HaHCO 3 respectively was added to a final concentration of 10 mM, 10% containing 10 6 fibroblasts Add 4 ml of DMEM medium supplemented with FBS, stir, transfer to a 6 cm dish, and leave in a 37 ° C. incubator for 30 minutes. At the start of gelling, the dish is beaten to float the gel off the dish surface. After that, since the contraction of the gel started, the medium was exchanged every two days, and three-dimensional skin culture with dermal fibroblasts was started on day 7-10.

斯くして得られた、皮膚線維芽細胞を含有するコラーゲンゲルを滅菌ナイロンメッシュを用いて、アルミニウムで作製した支持台の上にのせ、さらに図12上図に示すように、コラーゲンゲルの上に、内径10mm、外径12mmのガラス筒をのせる。これらの操作によりガラス筒内側の空間が、ガラス筒およびコラーゲンゲルによってガラス筒外側と隔てられることになる。ガラス筒外側を10%FBS加DMEM培地と無血清ケラチノサイト培地を1対1で混合した培地で満たし、ガラス筒内側に、6ウェルのプレート1ウェルにサブコンフルエントになった誘導線維芽細胞を200μlのSFKGMで播種する。以降、内側の培地は無血清ケラチノサイト培地で毎日培地交換を、外側の培地をCa2+濃度1.8mMに調整した10%FBS加DMEM培地と無血清ケラチノサイト培地の1対1混合培地で外培地は2日に1回の培地交換を行い、4日目から内側培地は空に、外側培地の液面をコラーゲンゲルの高さに合わせて誘導線維芽細胞を液体気体界面の環境におき、14日目まで培養を継続した。The collagen gel containing skin fibroblasts thus obtained was placed on a support made of aluminum using a sterilized nylon mesh, and further placed on the collagen gel as shown in the upper diagram of FIG. A glass tube with an inner diameter of 10 mm and an outer diameter of 12 mm is placed. By these operations, the space inside the glass cylinder is separated from the outside of the glass cylinder by the glass cylinder and the collagen gel. The outside of the glass cylinder was filled with a 1: 1 mixed medium of DMEM medium supplemented with 10% FBS and serum-free keratinocyte medium, and 200 μl of the induced fibroblasts that had become subconfluent in one well of a 6-well plate were filled inside the glass cylinder. Sowing with SFKGM. Thereafter, the inner medium was changed daily with serum-free keratinocyte medium, and the outer medium was a one-to-one mixed medium of 10% FBS-added DMEM medium and serum-free keratinocyte medium adjusted to a Ca2 + concentration of 1.8 mM. The medium was changed once every two days. From day 4, the inner medium was emptied, the level of the outer medium was adjusted to the level of the collagen gel, and the induced fibroblasts were placed in the environment of the liquid-gas interface. Culture was continued until the eyes.

図12下図は、3次元培養後の誘導線維芽細胞およびコラーゲンゲルの断面写真であるが、コラーゲンゲルの上に、誘導線維芽細胞から重層する上皮様組織が形成され、さらに上層では角化層も形成されたことが確認された。   The lower part of FIG. 12 is a cross-sectional photograph of the induced fibroblasts and the collagen gel after the three-dimensional culture. An epithelial-like tissue layered from the induced fibroblasts is formed on the collagen gel, and the keratinized layer is further formed on the upper layer. Was also formed.

上述の方法に従い作製した誘導線維芽細胞のゲノムDNAに対してウイルスベクター由来の遺伝子に特異的なプライマーを用いてPCR反応を行ったところ、誘導線維芽細胞には、OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、c-MYC遺伝子の9種の遺伝子が挿入されていることが確認された。ウイルスベクター由来の挿入遺伝子の確認には、表3に示す特異的なプライマーを用いたPCR反応を行った。PCR反応はAccuPrime Pfx Supermix(Life technologies社)を用いて、1反応あたり11.5μlのAccuPrime Pfx SuperMix試薬に200nMの終濃度になるようForward primerおよびReverse primerを加え、10ngのTemplate DNAを加えた。その後、サーマルサイクラ―にて95℃5分間のホットスタートの後、95℃15秒、63℃30秒、68℃60秒のサイクルを35サイクル繰り返したPCR産物を、E-Gel(登録商標) EX Gel, 1%(INVITROGEN社)、E-Gel(登録商標)アガロースゲル電気泳動システム(INVITROGEN社)を用いて電気泳動し、ターゲット遺伝子の存在を確認した。   When a PCR reaction was performed on the genomic DNA of the induced fibroblasts prepared according to the above method using primers specific to the gene derived from the virus vector, the induced fibroblasts contained OVOL1 gene, TFAP2A gene, GRHL2 It was confirmed that nine genes of the gene, BNC1 gene, LASS3 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene and c-MYC gene were inserted. To confirm the inserted gene derived from the virus vector, a PCR reaction using specific primers shown in Table 3 was performed. For the PCR reaction, using AccuPrime Pfx Supermix (Life technologies), Forward primer and Reverse primer were added to 11.5 μl of AccuPrime Pfx SuperMix reagent per reaction to a final concentration of 200 nM, and 10 ng of Template DNA was added. Thereafter, after a hot start at 95 ° C for 5 minutes in a thermal cycler, a PCR product obtained by repeating a cycle of 95 ° C for 15 seconds, 63 ° C for 30 seconds and 68 ° C for 60 seconds 35 times was subjected to E-Gel (registered trademark) EX. Gel, 1% (INVITROGEN) and electrophoresis using an E-Gel (registered trademark) agarose gel electrophoresis system (INVITROGEN) were used to confirm the presence of the target gene.

Figure 0006654323
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実施例1から理解されるように、重層上皮組織形成能を有する細胞の誘導には、GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、c-MYC遺伝子という27種の導入遺伝子のすべてが必要なわけではなく、少なくともOVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、c-MYC遺伝子という9種の遺伝子を導入することにより、体細胞から重層上皮組織形成能を有する細胞に直接転換できる可能が高い。なお、実施例1からは、かかる9種の遺伝子すべてを導入することで重層上皮組織形成能を有する細胞に直接転換できることを意味するものであって、9種の遺伝子すべてが直接転換に必要不可欠であることを意味するものではない。後記実施例2も鑑みれば、9種の遺伝子の一部を導入するだけでも重層上皮組織形成能を有する細胞に直接転換でき得る。   As understood from Example 1, the induction of cells having the ability to form a stratified epithelial tissue involves the GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene Not all of the 27 transgenes, c-MYC genes, are required, at least the OVOL1, TFAP2A, GRHL2, BNC1, LASS3, ZBED2, SOX7, SOX9, c-MYC genes By introducing nine types of genes, there is a high possibility that somatic cells can be directly converted into cells capable of forming stratified epithelial tissue. From Example 1, it is meant that by introducing all of these nine genes, cells can be directly converted into cells having the ability to form stratified epithelial tissue, and all nine genes are indispensable for direct conversion. It does not mean that In view of Example 2 described later, it is possible to directly convert cells into cells having the ability to form a stratified epithelial tissue simply by introducing a part of nine genes.

4.[実施例2] 皮膚線維芽細胞から重層上皮組織形成能を有する細胞への誘導
表2に記載の27種の遺伝子から、IRX2遺伝子及びIRX4遺伝子の2種を除いた残りの25種の遺伝子を導入遺伝子として皮膚線維芽細胞に導入した。基本的な実験条件、実験方法は、実施例1と同様である。実施例1と同様に、25種の導入遺伝子を皮膚線維芽細胞に導入し、培養した誘導線維芽細胞を得た。図13は、上述の方法に従い作製した誘導線維芽細胞のコロニーを示す図であり、左が高密度の領域、右が低密度の領域を示す。図13から、実施例2の誘導線維芽細胞のコロニーは、周囲のフィーダーおよび誘導されていない細胞と明瞭な境界をもっており、コロニーの辺縁には平坦な細胞が位置し、中央にむかって重積しており、図7のケラチノサイトのコロニー類似の形態を示している。
4. [Example 2] Induction of skin fibroblasts into cells capable of forming stratified epithelial tissue From the 27 genes described in Table 2, the remaining 25 genes excluding the IRX2 gene and the IRX4 gene were used. It was introduced into skin fibroblasts as a transgene. Basic experimental conditions and an experimental method are the same as those in the first embodiment. As in Example 1, 25 types of transgenes were introduced into skin fibroblasts, and cultured fibroblasts were obtained. FIG. 13 is a diagram showing colonies of induced fibroblasts prepared according to the above-mentioned method, where the left shows a high-density region and the right shows a low-density region. From FIG. 13, it can be seen from FIG. 13 that the colonies of the induced fibroblasts of Example 2 have clear boundaries with the surrounding feeders and non-induced cells, flat cells are located at the margins of the colonies, and overlap toward the center. And shows a morphology similar to the keratinocyte colony of FIG.

実施例2の誘導線維芽細胞に対し、ゲノムDNAに対してウイルスベクター由来の遺伝子に特異的なプライマー(表3)を用いてPCR反応を行ったところ、GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、c-MYC遺伝子の8種の遺伝子が挿入されていることが確認された。かかる8種の遺伝子が挿入された細胞は、ケラチノサイト類似の増殖、形態を呈するが、実施例1のOVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、c-MYC遺伝子の9遺伝子が挿入された細胞に比較すると増殖能が高く、終分化能が低い形態を呈していた。   When a PCR reaction was performed on the genomic DNA of the induced fibroblasts of Example 2 using primers specific to the virus vector-derived gene (Table 3), GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene were obtained. It was confirmed that eight genes, the BNC1 gene, the EHF gene, the ZNF165 gene, and the c-MYC gene, were inserted. Cells into which these eight genes have been inserted show proliferation and morphology similar to keratinocytes, but the OVOL1 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, and the OVOL1 gene of Example 1. Compared to cells into which 9 genes of the c-MYC gene were inserted, the cells exhibited a form having higher proliferation ability and lower terminal differentiation ability.

実施例2から理解されるように、重層上皮組織形成能を有する細胞の誘導には、GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子、c-MYC遺伝子という25種の導入遺伝子のすべてが必要なわけではなく、少なくともGATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、c-MYC遺伝子という8種の遺伝子を導入することにより、体細胞から重層上皮組織形成能を有する細胞に直接転換できる可能性が高い。なお、実施例2からは、かかる8種の遺伝子すべてを導入することで重層上皮組織形成能を有する細胞に直接転換できることを意味するものであって、8種の遺伝子すべてが直接転換に必要不可欠であることを意味するものではない。   As understood from Example 2, the induction of cells having the ability to form a stratified epithelial tissue includes the GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene, c-MYC gene Not all 25 transgenes are required. By introducing at least eight genes, GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene and c-MYC gene It is highly possible that the cells can be directly converted from somatic cells to cells having the ability to form stratified epithelial tissue. From Example 2, it is meant that by introducing all of these eight genes, cells can be directly converted into cells capable of forming stratified epithelial tissue, and all eight genes are indispensable for direct conversion. It does not mean that

実施例1及び2によれば、最終的に体細胞から誘導された重層上皮組織形成能を有する細胞には、実施例1及び2のいずれにおいても、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、c-MYC遺伝子の4遺伝子が共通して確認された。よって、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、c-MYC遺伝子を導入することにより、体細胞から重層上皮組織形成能を有する細胞に直接転換できる可能が高い。また、TFAP2A遺伝子の代わりに、又はTFAP2A遺伝子と組み合わせて、同様の機能を有するTFAP2C遺伝子を導入してもよいし、GRHL2遺伝子の代わりに、又は組み合わせて、GRHLファミリー遺伝子を導入してもよいし、c-MYC遺伝子の代わりに、又は組み合わせて、MYCファミリー遺伝子を導入してもよい。さらにかかる4種の遺伝子に加えて、重層上皮組織形成能を有する細胞に相対的に強発現する少なくとも1種の遺伝子も導入してもよい。実施例1の誘導線維芽細胞と実施例2の誘導線維芽細胞とで、増殖能と、終分化能に違いが確認されているように、同時に導入する遺伝子の組み合わせによって、作製される細胞の特性、能力、例えば増殖能、終分化能などの調節を行うことが可能であり、使用目的によって導入遺伝子を加減することの有用性が確認された。   According to Examples 1 and 2, the cells having the ability to form a stratified epithelial tissue finally derived from somatic cells include the TFAP2A gene, GRHL2 gene, BNC1 gene, c- Four MYC genes were commonly identified. Therefore, by introducing the TFAP2A gene, GRHL2 gene, BNC1 gene, and c-MYC gene, it is highly likely that somatic cells can be directly converted to cells capable of forming stratified epithelial tissue. Further, instead of the TFAP2A gene or in combination with the TFAP2A gene, a TFAP2C gene having a similar function may be introduced, or instead of or in combination with the GRHL2 gene, a GRHL family gene may be introduced. , MYC family genes may be introduced instead of or in combination with the c-MYC gene. Further, in addition to the four genes, at least one gene that is relatively strongly expressed in cells capable of forming a stratified epithelial tissue may be introduced. As can be seen from the difference between the proliferation ability and the terminal differentiation ability between the induced fibroblasts of Example 1 and the induced fibroblasts of Example 2, the cells produced by the combination of the genes to be introduced at the same time. It is possible to regulate characteristics and abilities, for example, proliferation ability, terminal differentiation ability, etc., and the usefulness of adjusting the transgene depending on the purpose of use was confirmed.

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-Reference 6: Okazaki M, Yoshimura K, Suzuki Y, Harii K. Plast Reconstr Surg. 2003 Sep; 112 (3): 784-92.

Claims (23)

重層上皮組織形成能を有していない体細胞に対し、
GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子を遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
For somatic cells without the ability to form stratified epithelial tissue,
A method for producing a cell capable of forming a stratified epithelial tissue, comprising a step of introducing a gene into a GATA3 gene, a TFAP2A gene, a GRHL2 gene, a TP63 gene, a BNC1 gene, an EHF gene, a ZNF165 gene, and a c-MYC gene.
重層上皮組織形成能を有していない体細胞に対し、
OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子を遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
For somatic cells without the ability to form stratified epithelial tissue,
A method for producing a cell having an ability to form a stratified epithelium, comprising a step of introducing a gene into the OVOL1, TFAP2A, GRHL2, BNC1, LASS3, ZBED2, SOX7, SOX9, and c-MYC genes.
重層上皮組織形成能を有していない体細胞に対し、
GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子を遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
For somatic cells without the ability to form stratified epithelial tissue,
GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene , ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and c-MYC gene Method.
重層上皮組織形成能を有していない体細胞に対し、
GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子を遺伝子導入する工程を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。
For somatic cells without the ability to form stratified epithelial tissue,
GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene, ZNF165 gene A method for producing a cell having an ability to form a stratified epithelium, which comprises a step of introducing a gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and c-MYC gene.
前記体細胞がヒト由来である、請求項1乃至4の何れか1項に記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the somatic cell is derived from a human. 前記体細胞が皮膚線維芽細胞である、請求項1乃至5の何れか1項に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the somatic cells are dermal fibroblasts. 前記体細胞が脂肪組織由来間質細胞である、請求項1乃至5の何れか1項に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the somatic cells are adipose tissue-derived stromal cells. 前記体細胞が末梢循環血液中の単核球である、請求項1乃至5の何れか1項に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the somatic cells are mononuclear cells in peripheral circulating blood. 請求項1乃至8の何れか1項に記載の製造方法により製造される重層上皮組織形成能を有する細胞。   A cell having an ability to form a stratified epithelial tissue, which is produced by the production method according to claim 1. 請求項9に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞を含む、細胞製剤。   A cell preparation comprising the cell capable of forming a stratified epithelial tissue according to claim 9. 足場材料を含む請求項10に記載の細胞製剤。   11. The cell preparation according to claim 10, comprising a scaffold material. 前記足場材料がコラーゲンである、請求項11に記載の細胞製剤。   The cell preparation according to claim 11, wherein the scaffold is collagen. 前記細胞製剤は、重層上皮再生用、皮膚組織再生用、粘膜組織再生用又は角膜組織再生用である請求項10乃至12の何れか1項に記載の細胞製剤。   The cell preparation according to any one of claims 10 to 12, wherein the cell preparation is for regeneration of stratified epithelium, regeneration of skin tissue, regeneration of mucosal tissue, or regeneration of corneal tissue. 前記細胞製剤がシート状の上皮細胞シートである請求項10乃至13の何れか1項に記載の細胞製剤。   The cell preparation according to any one of claims 10 to 13, wherein the cell preparation is a sheet-like epithelial cell sheet. 請求項9に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞を非ヒト哺乳動物に投与して、前記哺乳動物の体内で前記重層上皮組織形成能を有する細胞から重層上皮組織を形成させることにより製造される、重層上皮組織を形成させた非ヒト哺乳動物。   A cell having the ability to form stratified epithelial tissue according to claim 9, which is administered to a non-human mammal to form stratified epithelial tissue from the cell capable of forming stratified epithelial tissue in the body of the mammal. A non-human mammal having formed a stratified epithelial tissue. 請求項15に記載の非ヒト哺乳動物に被験物質を投与し、上皮組織に対する被験物質の薬効を判定する工程を含む、上皮組織に対する被験物質の薬効を判定する方法。   A method for determining the efficacy of a test substance on epithelial tissue, comprising the step of administering the test substance to the non-human mammal according to claim 15 and determining the efficacy of the test substance on epithelial tissue. 請求項15に記載の非ヒト哺乳動物に抗がん剤や放射線などのストレスを負荷し、上皮組織に対するストレスを判定する工程を含む、上皮組織に対する外的要因の影響を判定する方法。   A method for determining the influence of an external factor on epithelial tissue, comprising a step of applying a stress such as an anticancer agent or radiation to the non-human mammal according to claim 15 and determining a stress on epithelial tissue. (a)GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる8種の遺伝子の組み合わせ、
(b)OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる9種の遺伝子の組み合わせ、
(c)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる27種の遺伝子の組み合わせ、又は
(d)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる25種の遺伝子の組み合わせ、
を含む、重層上皮組織形成能を有する細胞調整用組成物。
(A) a combination of eight genes consisting of GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene and c-MYC gene,
(B) a combination of nine genes consisting of OVOL1, TFAP2A, GRHL2, BNC1, LASS3, ZBED2, SOX7, SOX9 and c-MYC genes;
(C) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and a combination of 27 genes consisting of c-MYC gene, or
(D) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, combination of 25 genes consisting of KLF4 gene and c-MYC gene,
A composition for preparing cells having the ability to form a stratified epithelium, comprising:
前記遺伝子が、体細胞に導入可能な形態で含まれる、請求項18に記載の細胞調整用組成物。   19. The composition for cell preparation according to claim 18, wherein the gene is contained in a form that can be introduced into somatic cells. 請求項9に記載の重層上皮組織形成能を有する細胞から分化した上皮細胞組織。   An epithelial cell tissue differentiated from the cell capable of forming a stratified epithelial tissue according to claim 9. 動物から取り出された体細胞に、
(a)GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる8種の遺伝子の組み合わせ、
(b)OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる9種の遺伝子の組み合わせ、
(c)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる27種の遺伝子の組み合わせ、又は
(d)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる25種の遺伝子の組み合わせ、
を遺伝子導入して製造された重層上皮組織形成能を有する細胞から分化した上皮細胞組織に対し、被験物質を投与し、上皮組織に対する被験物質の薬効を判定する工程を含む、上皮組織に対する被験物質の薬効の分析方法。
Somatic cells taken from animals
(A) a combination of eight genes consisting of GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene and c-MYC gene,
(B) a combination of nine genes consisting of OVOL1, TFAP2A, GRHL2, BNC1, LASS3, ZBED2, SOX7, SOX9 and c-MYC genes;
(C) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and a combination of 27 genes consisting of c-MYC gene, or
(D) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, combination of 25 genes consisting of KLF4 gene and c-MYC gene,
Administering a test substance to an epithelial cell tissue differentiated from cells capable of forming a stratified epithelial tissue produced by introducing a gene, and determining the efficacy of the test substance on the epithelial tissue. Method of analyzing the medicinal properties of
動物から取り出された体細胞に、
(a)GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる8種の遺伝子の組み合わせ、
(b)OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる9種の遺伝子の組み合わせ、
(c)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる27種の遺伝子の組み合わせ、又は
(d)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる25種の遺伝子の組み合わせ、
を遺伝子導入して製造された重層上皮組織形成能を有する細胞から分化した上皮細胞組織に対し、抗がん剤や放射線などのストレスを負荷し、上皮組織に対するストレスを判定する工程を含む、上皮組織に対する外的要因の影響の分析方法。
Somatic cells taken from animals
(A) a combination of eight genes consisting of GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene and c-MYC gene,
(B) a combination of nine genes consisting of OVOL1, TFAP2A, GRHL2, BNC1, LASS3, ZBED2, SOX7, SOX9 and c-MYC genes;
(C) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and a combination of 27 genes consisting of c-MYC gene, or
(D) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, combination of 25 genes consisting of KLF4 gene and c-MYC gene,
Applying a stress, such as an anticancer agent or radiation, to epithelial cell tissue differentiated from cells having the ability to form stratified epithelial tissue produced by introducing the gene, and determining the stress on the epithelial tissue. How to analyze the impact of external factors on the organization.
(a)GATA3遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、TP63遺伝子、BNC1遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる8種の遺伝子の組み合わせ、
(b)OVOL1遺伝子、TFAP2A遺伝子、GRHL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる9種の遺伝子の組み合わせ、
(c)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、IRX2遺伝子、IRX4遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる27種の遺伝子の組み合わせ、又は
(d)GATA3遺伝子、OVOL1遺伝子、OVOL2遺伝子、ESRP1遺伝子、TFAP2A遺伝子、ID1遺伝子、GRHL1遺伝子、GRHL2遺伝子、GRHL3遺伝子、TP63遺伝子、DNP63A遺伝子、MAPK13遺伝子、ARNTL2遺伝子、BNC1遺伝子、LASS3遺伝子、EHF遺伝子、ZNF165遺伝子、ZNF750遺伝子、ZBED2遺伝子、SOX7遺伝子、SOX9遺伝子、FOXQ1遺伝子、PPP1R13L遺伝子、KLF4遺伝子及びc-MYC遺伝子からなる25種の遺伝子の組み合わせ、
を体細胞に遺伝子導入するために特化したベクターを含むキット。
(A) a combination of eight genes consisting of GATA3 gene, TFAP2A gene, GRHL2 gene, TP63 gene, BNC1 gene, EHF gene, ZNF165 gene and c-MYC gene,
(B) a combination of nine genes consisting of OVOL1, TFAP2A, GRHL2, BNC1, LASS3, ZBED2, SOX7, SOX9 and c-MYC genes;
(C) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, IRX2 gene, IRX4 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, KLF4 gene and a combination of 27 genes consisting of c-MYC gene, or
(D) GATA3 gene, OVOL1 gene, OVOL2 gene, ESRP1 gene, TFAP2A gene, ID1 gene, GRHL1 gene, GRHL2 gene, GRHL3 gene, TP63 gene, DNP63A gene, MAPK13 gene, ARNTL2 gene, BNC1 gene, LASS3 gene, EHF gene , ZNF165 gene, ZNF750 gene, ZBED2 gene, SOX7 gene, SOX9 gene, FOXQ1 gene, PPP1R13L gene, combination of 25 genes consisting of KLF4 gene and c-MYC gene,
A kit comprising a vector specialized for introducing a gene into a somatic cell.
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